波士頓動力機器狗被抄襲，起底7項專利

機器狗能站穩、能爬樓的秘密，都在這裡了。

智東西11月18日報導，最近，一件專利訴訟案頗受關注。主角是機器人領域聲名赫赫的先進機器人設計公司波士頓動力，它狀告競爭對手Ghost Robotics抄襲了自家的機器狗技術。

波士頓動力在提交給美國特拉華聯邦地區法院長達110頁的訴訟檔案中指出，Ghost Robotics侵犯了其四足機器人Spot相關的7項專利，包括機器人自我扶正、爬樓梯、步態干擾、追蹤器、驅動器等，都是機器人智能化升級中的關鍵技術。

▲波士頓動力和Ghost Robotics四足機器人外形對比（左為Spot，右為Vision 60）

相關專利包括:

波士頓動力專利訴訟檔案：

▲波士頓動力提交的訴訟檔案

“創新是波士頓動力的生命線。 ”波士頓動力公司發言人在發給外媒《機器人報告》（The Robot Report ）的電子郵件中寫道： “我們的機器人專家已在全球成功申請了大約500項專利和專利申請。 我們歡迎新興移動機器人市場的競爭，但我們希望所有公司尊重智慧財產權，當這些權利受到侵犯時，我們將採取行動。 ”

我們分別對這7項專利技術進行拆解，從中可以看到波士頓動力在解決機器人最具挑戰性問題、推進先進技術研究方面的領先性。

648、791專利：掌握“自主權”，機器人摔倒後能自我糾正

其中648、791專利內容都為幫助機器人保持平衡。

該專利提供了幫助機器人自動扶正的示例系統和方法，可以適用於雙足、四足甚至更多條腿的機器人。

機器人可以通過檢測其底部與地面的相對位置，來確定自己正處於躺臥等不穩定狀態，然後由相應計算裝置發出讓機器人執行第一動作的指令，讓足式機器人回正。第一動作包括判斷足式機器人的質心位置，確定每隻腿和腳的位置，並根據其所處位置轉移質心位置從而讓足式機器人重新保持穩定。

隨後，該專利的資料儲存器可以判斷第一動作後機器人是否已經返回穩定狀態，如若不然，其就是發出執行第二動作的指令，包括讓機器人的腿遠離其本體，增加裝置的重力勢能來幫助平衡。

機器人會持續執行自我糾正動作，直到確定它不再處於不穩定位置為止。

專利內容連結：

https://patents.justia.com/patent/9308648#claims（648專利）

https://patents.justia.com/patent/9662791（791專利）

869專利：轉移重心、扭轉關節，順利爬上爬下樓梯

機器人在一些隨機環境中運動時，可能會需要遇到需要精準判斷腿部、腳部位置的情形。如果某一個部位執行過程中的環節有誤差，機器人就會摔倒。因此，如何在爬樓梯等環境中協調自身相應部位的動作對於機器人而言十分重要。

該專利可以讓機器人識別樓梯區域並做出響應。機器人的構成包括身體、左前腿、右前腿、左後腿和右後腿，每條腿又包括大腿和小腿部分，膝關節將大腿和小腿連接起來。

當機器人接收到其正面臨一個或多個樓梯的圖像資料時，上述這些部位都將參與到爬樓梯中來。

爬樓梯之前，該裝置會讓機器人的重心分佈移向靠前位置，也就是左前腿和右前腿之一為主要支撐腿。爬樓梯時，機器人當前支撐腿與樓梯中台階接觸時，將其前支撐腿的膝關節朝向機器人身體，這樣就可以減小支撐角大小，方便機器人進行下一步動作。

隨後，機器人通過轉變大腿和小腿部分的位置，就可以順利爬上、爬下樓梯。

▲Vision 60在爬樓梯時會改變支撐角大小

專利詳細內容連結：

https://patents.justia.com/patent/11123869

588專利：腳底打滑時迅速站穩，地面反作用力校正誤差

該專利主要應用於檢測對機器人步態的干擾，讓處於崎嶇或不平坦地形的足式機器人的運動更加高效。其中，涉及檢測機器人腳打滑、處理響應打滑和控制機器人的步態。

機器人的步態一般包括擺動狀態和踏步狀態，擺動狀態的關鍵點包括機器人腳的目標擺動軌跡，其中最為關鍵的是軌跡的起點和終點。機器人在檢測到有相應干擾後，就會在腳步到達目標擺動軌跡終點之前，使足部從擺動狀態進入踏步狀態。

此外，當機器人檢測到其步態中的意外橫向加速度，就可以通過控制腿的動作和位置控制其施加在地面上的力，在保持平衡的同時以所需的步態移動。

▲四足機器人腳接觸地面時的力

其中，機器人可以確定其腿的位置和負載，讓地面反作用力作用在機器人上以對抗和校正速度誤差。

專利詳細內容連結：

https://patents.justia.com/patent/9387588

842專利：為面前樓梯建模，還能迴避前方障礙物

該專利用於機器人感知到前方有樓梯，在靠近樓梯時，機器人的視覺系統會接收到相關圖像資料，再將其傳送至使用者操控的機器人遙控器介面上，該遙控器可以顯示圖像資料和用於啟動樓梯模式。

▲美國空軍在基地測試Vision 60時遙控器介面的“樓梯模式”

當機器人接收到進入樓梯模式命令後，會根據台階的寬度限制其相應擺動腿行進的步幅長度，使用專用於機器人爬樓梯的控製器來控制其腿部騰空和落地的過程。

該專利還包括與機器人通訊的樓梯建模系統，建模系統可以接收與樓梯相鄰機器人的感測器資料，找到相應階梯的邊緣來確定台階高度。

此外，機器人可以有效繞開前方樓梯上的障礙物。識別障礙物後會沿著其迴避路徑移動，同時，這一路徑會保持在機器人向上或向下樓梯的橫向位置上。

機器人還可以識別其將執行的動作是上樓還是下樓，並基於不同的場景採取相應動作。

專利詳細內容連結：

https://patents.justia.com/patent/11073842

855、368專利：減少旋轉慣性，實現高峰值轉矩

其中855、368專利內容都為祖師機器人的螺旋驅動器。

機器人在運動時，腿部等多個構件會通過液壓或者電機驅動來控制，這些驅動器的設計也會決定機器人運動的效果，例如機器人接收命令或者遇到外部干擾時的響應速度。其中包括驅動器的轉動慣量和與其耦合的傳動裝置齒輪比等。

該專利公開的是用於足式機器人的螺旋驅動器實施方法，螺旋驅動器位於機器人腿部上方構件內，並且具有與螺旋桿同軸安裝的螺母，能使螺旋桿在螺母內旋轉。電機則安裝在機器人大腿構件內部，並連接至螺旋桿，然後通過與大腿和小腿中間位置的膝關節進行連接。

在電機驅動的機器人裡，採用螺旋驅動器就可以減少機器人構件的旋轉慣性，以允許其實現高峰值轉矩，讓高性能機器人產生足夠高的加速度。

專利詳細內容連結：

https://patents.justia.com/patent/10253855（855專利）

https://patents.justia.com/patent/11131368（368專利）

結語：機器人研發需一步一腳印

如今，機器人產業發展脈絡逐漸成熟，雙足、四足等各種形態的機器人層出不窮，但即便如此這一產業還仍然處於發展初期，在硬體、軟體上仍有多道技術難題需要破解。

不可否認的是，波士頓動力一直以來都是機器人行業的領頭羊。1992年，該公司從麻省理工學院（MIT）分拆出來，至今已經在全球成功申請了大約500項專利。作為技術的集大成者，與其在資金、時間、人才上的投入密不可分。

迄今的機器人研發，距離我們想像的幫我們做重複、單調、危險的工作還有很久，未來機器人發展仍需在先進技術和研發上不斷投入。只有將基礎研發打紮實，機器人產業才能迎來健康發展，向人類科技發展的星辰大海邁進。

來源：The Robot Report、美國專利局官網

本文來自微信公眾號“智東西”（ID：zhidxcom），作者：程茜，36氪經授權發佈。

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