成都余行专利代理事务所·硬科技专利分析系列
板块三：行业趋势——人形机器人仿生技术路线图（3/6）
“仿生”还是“仿人”？全球人形机器人设计的两种哲学
——从生物模仿到工程优化，如何选择正确的技术路线与专利策略
导语
人形机器人的设计，面临一个根本性的哲学问题：
到底应该“模仿人”，还是“仿生”？
这听起来像是文字游戏，但实则关乎技术路线的根本选择。
- “仿人”（Human Mimicry） ：目标是尽可能精确地复刻人体的解剖结构和运动机理。做“最像人的机器人”。
- “仿生”（Bio-inspired） ：目标是提取生物体中的工程原理，但不受生物细节的束缚。做“最适合在人类环境中工作的机器人”。
特斯拉的四连杆膝关节，是“仿生”的典型——它提取了人类膝盖“变杠杆比”的工程原理，但没有复制髌骨、十字韧带、半月板等生物细节。
波士顿动力的Atlas，则更偏向“仿人”——追求关节运动范围、动作幅度和动态表现与人类运动员对标。
这两种哲学没有绝对的对错，但决定了专利布局的完全不同方向。对于全国的人形机器人企业而言，理解这两种哲学的区别，就是理解如何在技术路线和专利策略上做出正确选择。
成都余行专利代理事务所为您系统梳理两种设计哲学的技术差异、代表企业与专利策略差异。
一、两种设计哲学的准确定义
1.1 “仿人”——生物复刻主义
核心主张：人体是经过数百万年进化的最优设计，应尽可能精确地复刻。
| 维度 | 具体表现 |
|---|---|
| 骨骼结构 | 追求与人类骨骼完全一致的关节数量和排列 |
| 运动学 | 复刻人类各关节的运动范围、运动轨迹 |
| 驱动方式 | 尝试复刻肌肉-肌腱-骨骼的完整传动链（如气动人工肌肉） |
| 感官系统 | 复刻人类的多模态感知（视觉+触觉+力觉+前庭觉） |
| 控制策略 | 模拟人类中枢神经系统的分层控制架构 |
代表企业：波士顿动力（Atlas）、本田（ASIMO，已退役）、部分学术研究机构
1.2 “仿生”——工程优化主义
核心主张：人体是参考，但不是教条——提取有用的工程原理，但用最优的工程方式实现。
| 维度 | 具体表现 |
|---|---|
| 骨骼结构 | 保留必要的关节数量，但可简化（如特斯拉手部做25DOF而非人类30+DOF） |
| 运动学 | 复刻关键的运动学特性（如变杠杆比），但实现方式可不同 |
| 驱动方式 | 使用最优的工程传动（如电机+四连杆，而非人工肌肉） |
| 感官系统 | 只保留实现功能所需的最少传感 |
| 控制策略 | 用工程最优的控制架构，不盲从生物分层 |
代表企业：特斯拉（Optimus）、Figure AI、1X Technologies、小米（CyberOne）
二、两种哲学的关键对比
2.1 设计目标对比
| 对比维度 | 仿人派 | 仿生派 |
|---|---|---|
| 终极目标 | “像人” | “像人一样工作” |
| 评价标准 | 生物相似度 | 任务完成效率+成本 |
| 对生物细节的态度 | 尽可能保留 | 只保留有价值的工程原理 |
| 对工程简化的态度 | 尽量不简化 | 大胆简化，只要功能不受影响 |
2.2 技术实现对比
| 技术维度 | 仿人派 | 仿生派 | 特斯拉的选择 |
|---|---|---|---|
| 膝关节 | 复刻髌骨轨迹、十字韧带功能 | 四连杆实现变杠杆比 | ✅ 仿生四连杆 |
| 手部 | 复刻人类肌肉-肌腱分布 | 执行器前移+腱绳驱动 | ✅ 仿生臂手一体 |
| 足部 | 复刻足弓+趾骨的完整运动 | 简化弹性储能结构 | ✅ 仿生足弓（推测） |
| 材料 | 生物材料模仿 | 工程材料最优选择 | ✅ 铝合金+高分子 |
| 控制 | 中枢-小脑-脊髓分层 | 端到端+MPC混合 | ✅ 工程优化控制 |
2.3 成本与量产对比
| 对比维度 | 仿人派 | 仿生派 |
|---|---|---|
| 设计成本 | 极高（需要大量生物力学研究） | 中等（工程优化为主） |
| 制造成本 | 极高（复刻细节需要精密制造） | 可控（简化为可量产的结构） |
| 维护成本 | 高（复杂系统的故障点多） | 低（简化系统的可靠性高） |
| 量产可行性 | 低 | 高 |
三、两种哲学的专利策略差异
3.1 仿人派的专利特征
| 特征 | 具体表现 | 典型专利方向 |
|---|---|---|
| 技术细节多 | 专利中大量描述与人体解剖结构的对应关系 | “一种模拟人类膝关节交叉韧带功能的机器人关节结构” |
| 参数约束强 | 专利中大量使用具体角度、尺寸、材料参数 | “关节弯曲角度精确复刻人类-15°至150°运动范围” |
| 替代方案少 | 说明书通常只描述一种“最像人”的实现方式 | 缺少对替代性技术方案的列举 |
| 保护范围窄 | 因为参数和细节太多，独立权利要求通常很窄 | 竞争对手只需改变参数即可规避 |
3.2 仿生派的专利特征
| 特征 | 具体表现 | 典型专利方向 |
|---|---|---|
| 功能限定为主 | 专利强调“实现何种功能”而非“复制何种结构” | “一种用于机器人关节的组件，被配置为在旋转时改变机械增益” |
| 参数范围宽 | 专利使用范围而非定值描述参数 | “连杆长度为A-B范围，使瞬时旋转中心轨迹与人类膝盖偏差<5%” |
| 替代方案多 | 说明书列举多种可行的工程实现方式 | 列举多种四连杆几何、多种材料选择 |
| 保护范围宽 | 独立权利要求覆盖所有“能实现该功能”的方案 | 竞争对手无论用什么几何，只要实现“变增益”都可能侵权 |
3.3 核心差异
| 对比维度 | 仿人派专利 | 仿生派专利（如特斯拉） |
|---|---|---|
| 权利要求风格 | “一种模拟人类XX的装置” | “一种用于机器人XX的组件，被配置为实现YY功能” |
| 保护核心 | 具体结构 | 功能效果 |
| 覆盖范围 | 窄（只覆盖特定结构） | 宽（覆盖所有能实现该功能的结构） |
| 规避难度 | 容易（改结构即可） | 困难（改功能目标很难） |
| 无效稳定性 | 弱（具体细节多，容易被现有技术覆盖） | 强（功能限定+范围宽，难以被无效） |
四、从“仿人”到“仿生”：行业演进趋势
4.1 为什么“仿人派”正在被边缘化？
| 原因 | 具体分析 |
|---|---|
| 成本无法收敛 | 精确复刻生物细节需要极高的制造精度和材料成本，难以实现量产定价目标 |
| 生物细节价值存疑 | 很多生物细节（如膝关节的某些韧带）在工程上并非必要，去掉后功能不受影响 |
| 维护困难 | 复杂的仿人结构故障点多，售后成本高 |
| 商业化压力 | 投资人要的是“能卖出去的产品”，不是“最像人的艺术品” |
4.2 “仿生派”正在成为行业标准
目前主流的人形机器人企业（特斯拉、Figure AI、1X、小米等）已全部转向“仿生派”路线：
- 特斯拉：四连杆、执行器近端化、非中心布线——全部是“提取原理、工程优化”；
- Figure AI：类似特斯拉的仿生关节设计，强调“性能-成本-量产”三角平衡；
- 1X Technologies：强调“具身智能+仿生设计”的结合，减少不必要的生物复刻。
4.3 未来五年趋势判断
| 时间 | 趋势判断 |
|---|---|
| 2026-2027年 | “仿人派”路线的企业将面临融资困难和量产压力，部分将转型 |
| 2028-2029年 | “仿生派”路线成为行业绝对主流，相关专利成为标准必要专利 |
| 2030年以后 | “仿生”与“仿人”的定义将模糊——行业将形成“最优工程仿生”的共识标准 |
五、给全国企业的核心启示
启示一：用“工程思维”而不是“生物思维”做产品
“不要因为人体有髌骨，你就要造一个机械髌骨。要问：人体膝盖的关键工程原理是什么？然后找到最优的机械实现方式。”
成都余行建议：在定义产品技术路线时，请研发团队回答三个问题：
- 这个生物结构的关键工程原理是什么？（不是“长什么样”，而是“为什么这样工作”）
- 这个工程原理可以用更简单的机构实现吗？
- 去掉这个生物细节，功能会受损吗？如果不会，就去掉。
启示二：专利布局要体现“仿生思维”
如果企业的技术路线是“仿生派”，那么专利撰写也应该是“仿生派”——用功能性限定、宽范围、多替代方案来构建宽保护范围的专利，而不是用具体生物结构的精确复刻来窄化专利。
成都余行建议：在撰写仿生技术专利时，优先使用“被配置为实现XX功能”而非“模拟XX生物结构”的表述方式。
启示三：警惕“仿人专利”的陷阱
如果竞争对手已经申请了大量“仿人”专利（具体生物结构复刻），不必过于担心——这些专利通常保护范围较窄，可以通过改变结构参数或实现方式轻松规避。
真正需要警惕的是“仿生派”专利——它们用功能限定覆盖了宽范围，更难规避。
结语
“仿人”还是“仿生”，不仅是一个技术问题，更是一个商业哲学问题。
仿人是艺术，仿生是工程。艺术追求极致的相似，工程追求最优的解决方案。
特斯拉的四连杆膝关节告诉我们：最好的“仿生”，不是把人体结构“翻译”成机械结构，而是把人体的运动学原理“翻译”成工程方案——保留原理、简化结构、降低成本、实现量产。
对于全国的人形机器人企业而言，选择“仿生”路线，意味着选择了一种更务实、更商业化的技术哲学；而将这种“仿生方案”通过宽范围、功能性的权利要求保护起来，则是在法律层面巩固这种工程优势。
成都余行专利代理事务所位于成都高新区益州大道北段777号中航国际交流中心A座602。我们以“工程思维”理解技术，以“仿生思维”撰写专利，帮助全国硬科技企业在技术路线选择与专利布局策略上做出最优决策。
如果您希望为企业的技术方案进行一次“仿人”vs“仿生”的技术路线评估与专利策略咨询，欢迎联系我们。
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板块三第4篇（系列第16篇） ：《从特斯拉到Figure到小米：全球人形机器人仿生专利竞赛格局》
我们将绘制全球主要玩家在仿生关节、仿生手部等关键部位的专利布局对比图，分析各家企业的技术路线与专利策略差异。敬请期待。
本文基于公开行业技术文献和企业公开信息撰写，部分分析为行业观察观点，仅供参考。如需技术路线评估咨询，欢迎来电。
