发明创造名称：检测施加给机器人的载荷的系统、机器人及机器人系统
外观设计名称：
决定号：195064
决定日：2019-11-14
委内编号：1F256988
优先权日：2014-10-23
申请（专利）号：201510689051.4
申请日：2015-10-21
复审请求人：发那科株式会社
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：宋轶群
合议组组长：黄军容
参审员：陈琛
国际分类号：B25J9/16(2006.01);G01L5/16(2006.01)
外观设计分类号：
法律依据：中国专利法第22条第3款
决定要点
：如果权利要求所要求保护的技术方案与最接近的现有技术相比，存在区别技术特征，然而这些区别技术特征为本领域的常规技术手段，并且该权利要求的技术方案并没有由于这些区别技术特征的存在而具有预料不到的技术效果，那么该权利要求所要求保护的技术方案对于本领域技术人员而言是显而易见的。
全文：
本复审请求审查决定涉及申请号为201510689051.4，名称为“检测施加给机器人的载荷的系统、机器人及机器人系统”的发明专利申请（下称“本申请”）。本申请的申请人为发那科株式会社，申请日为2015年10月21日，优先权日为2014年10月23日，公开日为2016年05月04日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年04月10日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求第1-7项不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为申请日2015年10月21日提交的说明书附图第1-7页、说明书摘要、摘要附图；2016年12月09日提交的说明书第1-122段（即第1-14页）；以及2018年02月24日提交的权利要求第1-7项。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种用于检测施加给机器人的载荷的系统，其特征在于，具备：
力传感器，其具有传感器本体和设置在该传感器本体上，检测一个方向的载荷的检测部，该检测部包括检测与上述传感器本体的变形对应的第一检测值的一轴的第一检测要素和检测与上述传感器本体的上述变形对应的第二检测值的上述一轴的第二检测要素；和
故障判断部，其判断通过上述第一检测要素检测出的第一检测值和通过上述第二检测要素检测出的第二检测值是否相互不同，当上述第一检测值和上述第二检测值相互不同时，判断为上述第一检测要素或上述第二检测要素发生了故障。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
上述故障判断部计算上述第一检测值和上述第二检测值之间的差，当该差超过了预定的阈值时，判断为上述第一检测值和上述第二检测值不同。
3. 根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，
上述故障判断部计算根据上述第一检测值计算出的第一力和根据上述第二检测值计算出的第二力之间的差，当该差超过了预定的阈值时，判断为上述第一检测值和上述第二检测值不同。
4. 根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，
将上述第一检测要素和上述第二检测要素相互并排地配置。
5. 根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，
上述第一检测要素是与上述第二检测要素不同种类的检测要素。
6. 一种机器人，其特征在于，
具备机器人臂和权利要求1～5中的任意一项所述的系统，
上述力传感器被安装在上述机器人臂上。
7. 一种机器人系统，其特征在于，
具备权利要求6所述的机器人和控制上述机器人的控制部，
在通过上述故障判断部判断为上述第一检测要素或上述第二检测要素发生了故障时，上述控制部停止上述机器人的动作。”
驳回决定中引用了一篇对比文件：
对比文件1：CN102785253A，公开日为2012年11月21日。
驳回决定指出：独立权利要求1与对比文件1区别在于检测要素的选取以及力传感器的布置，然而这种区别属于本领域的常用技术手段，此外从属权利要求2-5的附加技术特征也被对比文件1公开或者为本领域的公知常识，因此这些权利要求均不具备创造性。独立权利要求6-7分别涉及机器人和机器人系统，由于对比文件1也公开了相应的机器人和机器人系统，同时考虑到权利要求1-5涉及的载荷检测系统不具备创造性，因此权利要求6-7也不具备创造性。
申请人（下称“复审请求人”）对上述驳回决定不服,于2018年07月25日向国家知识产权局提出了复审请求，同时修改了权利要求书，在权利要求1中增加了技术特征“上述第一检测要素和上述第二检测要素配置在能够得到相互大概相等的检测值的位置”。复审请求人认为：对比文件1中第一传感器和第二传感器检测值必然不同，并且需要进行两步判断才能判断出传感器的故障，与之相比，本申请仅需要一个步骤，更加简便。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年07月31日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为，首先，对比文件1布置了两个传感器，并利用这两个传感器的检测值之差是否超过阈值判断是否发生异常，然而，在利用检测差值是否超过阈值来判断系统是否发生异常时，通常要求这两个检测值之间要大概相等（可参照结合对比文件1附图3对此加以理解），否则这种判断本身就没有太大意义；同时，对比文件1说明书第0043段记载了“因为可以不考虑这样的误差，所以可以设定小的检测值的差的阈值。结果，机器人系统11能够高灵敏度地检测该机器人系统11内发生的异常”，其中，“设定小的检测值的差的阈值”、“高灵敏度地检测”也意味着其两个检测值大概相等。其次，从检测的具体步骤而言，对比文件1首先利用检测差值是否超过阈值来判断系统是否发生异常（第1步），然后进一步判断检测差值是否超过一允许值来判断系统异常的具体原因（传感器异常或有过大的作用力，第2步）。可见，对比文件1设置的第2步是为了具体地确定异常的原因，而本申请中则没有这一步，这实质上是，对比文件1通过增加了一个判断步骤更准确地明确了异常的原因，若是省略这一步骤则更准确地明确异常原因这一功能也相应消失，也就是相当于本申请权利要求1的技术方案，这实质上相当于一种省略要素的发明，并没有任何预料不到的技术效果。因而坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年04月03日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-7不具备创造性，其中独立权利要求1与对比文件1的区别在于第一、第二检测要素配置在检测值大致相等的位置，然而这种区别属于公知常识，从属权利要求2-5的附加技术特征也被对比文件1公开或者为常规选择，独立权利要求6-7涉及机器人和机器人系统，其相关技术特征也被对比文件1公开。对于复审请求人的意见，合议组认为：本申请和对比文件1检测故障的原理相同，手段类似，主要区别在于对比文件1考虑了更多的外界因素影响，所以判断过程相对复杂，但是本领域技术人员能够知晓，如果将这些外界因素刨除在外，那么对比文件1的判断过程与本申请完全相同，都是只需要考虑传感器的系统误差即可。
复审请求人于2019年05月16日提交了意见陈述书，并修改了权利要求书，其中在权利要求1中增加了技术特征“（上述第一检测要素和上述第二检测要素）相互并排配置在上述传感器本体的相同位置，或者分别配置在以上述传感器本体的一部分的中心为基准而相互对称的该一部分的位置”。复审请求人认为：对比文件1中的传感器23、24并不相当于本申请中的“第一检测要素和第二检测要素”，在本申请中，第一检测要素和第二检测要素是设置在传感器本体上的小型部件，并且仅用来检测一个方向的载荷，因此，通过调整其与所检测的轴的位置关系，能够将第一检测要素和上述第二检测要素配置在能够得到相互大概相等的检测值的位置，进而能够仅通过判断第一检测值和第二检测值是否相同，来判断第一检测要素或第二检测要素发生了故障。与此相对，根据对比文件1中公开的传感器23、24的形态以及配置方式，传感器23、24不可能被配置在共同的传感器本体上，也不可能被配置在检测值大概相等的位置。因此，在对比文件1的基础上结合本领域公知常识并不能得出本申请权利要求1的技术方案。复审请求人主要强调对比文件1中的传感器从布置位置和工作原理到工作过程都与本申请的检测要素不同。
合议组于2019年06月13日再次向复审请求人发出复审通知书，指出：（1）权利要求1的修改不符合专利法第33条的规定，其中“以上述传感器本体的一部分的中心为基准”这一技术特征既没有记载于原申请文件，也不能从原申请文件明确地、毫无疑义地确定得出。（2）在删除这些修改超范围的技术特征之后的权利要求1-7不具备创造性。证据和理由与前次复审通知书均相同，事实认定也基本相同。
对于复审请求人的意见，合议组给出了针对性回应：虽然对比文件1中的传感器23、24描述较为宽泛，但其本质上就相当于本申请的检测要素，它们的检测原理相同，都是按规定方向设置在试件的特定位置，通过测试应变片的变化（如电阻值变化），来推得应变值的大小变化。至于测量一个还是多个方向的载荷，对比文件1中已经能够测试出多个方向（XYZ）的载荷，假如只需要其中一个方向的检测值，则只需要利用部分传感器数据而已，这是显而易见的。此外，再结合其它传感器元件（如转换元件、电路等），就可以测量力、压力、振动等物理量以及动态变化过程。本申请和对比文件的检测目的也相同，即理论上两个检测要素的检测值应当相同，但是由于系统误差的存在以及异常情况的产生，两个检测值不可能相同，本申请和对比文件都是通过对两个检测值进行判断，来识别出到底是系统误差导致还是故障导致。
复审请求人于2019年07月29日提交了意见陈述书，以及新的权利要求书，删除了复审通知书指出的修改超范围的内容，并且对传感器本体的设置做了进一步限定。复审请求人认为：在对比文件1中并未公开“具有在圆周方向上延伸的横梁以及垂直于该横梁的纵梁的传感器本体”，也不会给出相应的技术启示，此外，对比文件1中传感器23、24不可能被配置在检测值大概相等的位置。根据对比文件1中公开的传感器23、24的形态、配置方式以及故障的判断方式，本领域技术人员无法获得启示将二者配置在检测值大概相等的位置，进而简化故障判断过程。因此，权利要求1相对于对比文件1与公知常识的结合具备创造性。
修改后的权利要求如下：
“1. 一种用于检测施加给机器人的载荷的系统，其特征在于，具备：
力传感器，其具有传感器本体和多个检测部，上述传感器本体具有在圆周方向上延伸的横梁以及垂直于该横梁的纵梁，上述多个检测部分别设置在该横梁以及该纵梁上，分别检测一个方向的载荷，该多个检测部各自包括检测与上述传感器本体的变形对应的第一检测值的一轴的第一检测要素和检测与上述传感器本体的上述变形对应的第二检测值的上述一轴的第二检测要素，上述第一检测要素和上述第二检测要素相互并排配置在上述横梁或上述纵梁的相同位置，或者分别配置在以上述纵梁的中心为基准而相互对称的该纵梁的位置，由此能够得到相互大概相等的检测值；和
故障判断部，其判断通过上述第一检测要素检测出的第一检测值和通过上述第二检测要素检测出的第二检测值是否相互不同，当上述第一检测值和上述第二检测值相互不同时，判断为上述第一检测要素或上述第二检测要素发生了故障。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
上述故障判断部计算上述第一检测值和上述第二检测值之间的差，当该差超过了预定的阈值时，判断为上述第一检测值和上述第二检测值不同。
3. 根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，
上述故障判断部计算根据上述第一检测值计算出的第一力和根据上述第二检测值计算出的第二力之间的差，当该差超过了预定的阈值时，判断为上述第一检测值和上述第二检测值不同。
4. 根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，
将上述第一检测要素和上述第二检测要素相互并排地配置。
5. 根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，
上述第一检测要素是与上述第二检测要素不同种类的检测要素。
6. 一种机器人，其特征在于，
具备机器人臂和权利要求1～5中的任意一项所述的系统，
上述力传感器被安装在上述机器人臂上。
7. 一种机器人系统，其特征在于，
具备权利要求6所述的机器人和控制上述机器人的控制部，
在通过上述故障判断部判断为上述第一检测要素或上述第二检测要素发生了故障时，上述控制部停止上述机器人的动作。”
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，争议焦点明确，合议组和复审请求人已经充分陈述观点，可以作出审查决定。
二、决定的理由
1、审查文本的认定
复审请求人在复审阶段多次修改权利要求书，最后一次修改是于2019年07月29日提交，经查，此次修改符合专利法第33条以及专利法实施细则第61条第1款的规定。本复审请求审查决定所针对的文本为：申请日2015年10月21日提交的说明书附图第1-7页、说明书摘要、摘要附图；2016年12月09日提交的说明书第第1-14页；以及2019年07月29日提交的权利要求第1-7项。
2、关于创造性
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
（1）、权利要求1要求保护一种用于检测施加给机器人的载荷的系统，对比文件1公开了一种具有机器人的异常检测功能的机器人系统，该系统同样能够检测施加给机器人的载荷，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第[0028]-[0054]段、附图1-8）：其具备：第一及第二传感器23、24，能够检测作用于机械手15的力以及作用于机械手15抓持的工件的力。即第一及第二传感器23、24分别相当于第一和第二检测要素，它们的整体可以相当于本申请的力传感器，并排配置在相同位置（参见附图1）。传感器23和24能够检测X/Y/Z轴方向的力分量（相当于公开了本申请中检测一个方向的载荷）以及围绕X/Y/Z轴的多个转矩分量。第一传感器23检测结果为第一检测值，第二传感器24检测结果为第二检测值。控制部13，控制部13包括异常检测软件程序（相当于本申请的故障判断部），其判断通过第一传感器23检测出的第一检测值和通过第二传感器24检测出的第二检测值的差值是否超过阈值，当第一检测值和第二检测值的差值超过阈值时，则判断机器人系统11发生异常，该异常可以是第一以及第二传感器23、24的至少某一方发生了异常的情况。该权利要求相对于对比文件1的区别在于：（1）第一检测要素和第二检测要素配置在能够得到相互大概相等的检测值的位置；（2）传感器本体具有横梁和纵梁，检测要素并排配置在横梁或纵梁上的相同位置，或者分别配置在相互对称的纵梁位置，由此能够得到大概相等的检测值。合议组认为：基于上述区别技术特征，该权利要求实际要解决的技术问题为：对两个传感器的设置位置进行限定，以及通过设置在相应位置，从而保证传感器能够获得大致相同的结果。
合议组认为：本申请中第一检测要素和第二检测要素为应变仪等传感器，由于传感器个体的差异以及系统误差的存在，两个检测要素的检测值不可能绝对相等，因此本申请权利要求1增加的技术特征特别强调了“检测值大概相等”。本申请说明书[0037]-[0040]也记载了：第一检测要素与第二检测要素正常发挥功能的时候，第一检测值和第二检测值大概相等，它们之间的差值Δ1较小，而当Δ1较大超过阈值α1的时候，则判断两者不同，故障发生。也就是说，本申请承认第一检测值和第二检测值之间差值是必然存在的，只有这个差值大于一个设定阈值的情况下，才会认为发生故障。而对比文件1中，第一、二传感器也是应变仪等类型的传感器，因此即使在无异常的情况下，由于传感器的个体差异、设置位置等因素存在，其检测值也会有差值，同时，对比文件1中考虑了更多的外界因素，并且对比文件1中明确指出了：“如果不考虑这样的误差，可以设定小的检测值的差的阈值”（参见说明书第[0043]段），这一点与本申请的判断方式相同。也就是说，对比文件1相比本申请，对于外界因素考虑得更加全面（设置位置，应答性的不同），如果不考虑这些外部因素，那么对比文件1中的第一检测值和第二检测值也必然相互大概相等，这与本申请是完全一致的。因此，对于本领域技术人员而言，前述区别技术特征（1）是本领域的公知常识，本领域技术人员基于传感器的工作原理，完全可以将其设置在检测值大概相等的位置，然后根据检测值的差值是否大于设定阈值来判断是否存在故障，这是不需要任何创造性劳动的，也没有取得任何预料不到的技术效果。至于区别技术特征（2），传感器本体具有横梁和纵梁本身属于一种常见的设置方式，而将传感器并排配置在横梁或纵梁上，或者配置在对称的位置，也属于常规的技术手段，因为本领域技术人员都熟知，只有这样才能得到理论上相同的检测值，这一点可以参照对比文件1中的传感器也是并排配置的。本领域技术人员熟知：传感器的配置需要满足基本的两点，第一点是与配置对象相关联，即当配置对象发生故障的时候，能够影响到传感器的检测值，第二点是两个传感器的布置要满足理论上的检测值相同，这样才能够在两个传感器差值大于阈值的时候，判断出现了故障。由此可知，在对比文件1的基础上结合本领域的公知常识得到该权利要求要求保护的技术方案，对本领域的技术人员而言是显而易见的，因此该权利要求要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步，因而不具备创造性。
（2）、权利要求2的附加技术特征已被对比文件1公开（参见图2）：当传感器23、24的差超过阈值，则判断发生异常（相当于本申请第一、第二检测值不同）。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的基础上，该权利要求也不具备创造性。
（3）、权利要求3的附加技术特征限定了故障判断部根据检测值计算出相应的力后再进行判断，对比文件1还公开了（参见说明书第[0034]段）：在此在确定差时，控制部 13例如合成力分量(Fx，Fy，Fz)使用计算出的合成力。因此必然会根据力的差值来判断检测值是否相同。可见，该附加技术特征已被对比文件1公开。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的基础上，该权利要求也不具备创造性。
（4）、权利要求4的附加技术特征已被对比文件1公开（参见图1）：第一检测要素和第二检测要素相互并排地配置。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的基础上，该权利要求也不具备创造性。
（5）、权利要求5的附加技术特征限定了第一和第二检测要素是不同种类的检测要素，而该技术特征是本领域的常规选择，对比文件1公开了传感器可以是应变仪，也或是基于光反射量变化或者物体间静电容量变化的力传感器，因此将两个传感器23、24设置成不同种类，也是容易想到的。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的基础上，该权利要求也不具备创造性。
（6）、权利要求6要求保护一种机器人，其具备权利要求1至5中的任意一项所述的系统。对比文件1公开了一种机器人，并具体公开了以下的技术特征（参见说明书第[0028]-[0040]段、附图1-3）：其具备机器人臂22和用于检测施加给机器人的载荷的系统，第一及第二传感器23、24被安装在机器人臂22上。结合前述对权利要求1-5关于用于检测施加给机器人的载荷的系统的评述可知，在权利要求1-5不具备创造性的基础上，该权利要求也不具备创造性。
（7）、权利要求7要求保护一种机器人系统，其具备权利要求6所述的机器人。对比文件1公开了一种机器人系统，并具体公开了以下的技术特征（参见说明书第[0028]-[0040]段、附图1-3）：其具备机器人12和控制机器人12的控制部13，在通过故障判断部判断为第一检测要素或第二检测要素发生了故障时，控制部12可以根据警告信号的输出，使机器人12执行确保安全的动作，例如使机器人12停止动作。结合前述权利要求6关于机器人的评述可知，在权利要求6不具备创造性的基础上，该权利要求7也不具备创造性。
3、对复审请求人相关意见的评述
复审请求人的意见主要集中于两点：（1）本申请的检测要素与对比文件的传感器并不等同；（2）两者的设置位置和工作原理均不同。
对此，合议组认为：（1）众所周知，传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成。本申请说明书中记载“力传感器52具有检测部56，检测部具有第一检测要素58和第二检测要素60”，“第一检测要素58和第二检测要素60可以是半导体应变仪或金属应变仪等应变仪，激光位移计，接近传感器，光学传感器等构成”。 由此可见，本申请对检测要素的描述并非准确，如果检测要素属于敏感元件，那么就不能被称为应变仪或者传感器，如果检测要素属于传感器整体，那么它与力传感器之间的关系就存在矛盾。事实上，这种对于检测要素的认定，并不影响对本申请创造性的判断。如果将检测要素认为是传感器整体，那么就对应对比文件中的传感器23和24，如果将检测要素认为是敏感元件，那么就对应对比文件中传感器23和24中的敏感元件（这是必然存在的，否则传感器无法工作）。
由于本申请和对比文件1的发明内容都不涉及传感器的具体结构或者与之相关的改进，因此无论是本申请中的传感器或者检测要素，还是对比文件1中的传感器，它们的目的都是为了测量出检测对象所受到的载荷，因此可以认定对比文件1中的传感器与本申请中的检测要素相对应。
（2）对比文件1中的传感器23、24与本申请的检测要素相比，它们的检测原理相同，都是按规定方向设置在试件的特定位置，通过测试应变片的变化（如电阻值变化），来推得应变值的大小变化。本申请和对比文件的检测目的也相同，即理论上两个检测要素的检测值应当相同，但是由于系统误差的存在以及异常情况的产生，两个检测值不可能相同，本申请和对比文件都是通过对两个检测值进行判断，来识别出到底是系统误差导致还是故障导致。事实上，本申请说明书中也说明两个检测要素的检测值不可能完全相同，它们之间也存在差，只有这个差超过规定阈值的时候，才认为是两个检测值不同，从而判断系统出现故障，这与对比文件1中的判断过程完全相同。至于复审请求人提到的p值，只是检测出异常之后的后续步骤，与判断检测值是否异常无关。总而言之，本申请和对比文件1的检测原理相同，即相对应位置（并排、对称、堆叠）的传感器检测值理论上应当基本相同，如果传感器的检测差值超过一定数量，则认为出现故障。
由此，复审请求人的意见合议组不予认可。
合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年04月10日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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