发明创造名称：机器人气动灵巧手
外观设计名称：
决定号：11902
决定日：2008-07-01
委内编号：
优先权日：
申请（专利）号：200510049235.0
申请日：2005-01-26
复审请求人：
无效请求人：浙江工业大学
授权公告日：2007-06-27
审定公告日：
专利权人：浙江理工大学
主审员：姚卫华
合议组组长：吴亚琼
参审员：祁轶军
国际分类号：B25J 15/10, B25J 17/00
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：如果一项权利要求与最接近的对比文件相比存在区别技术特征，而该区别技术特征是本领域的常规选择，或者该区别技术特征已在其它对比文件中公开，并且该对比文件给出了将上述区别技术特征应用于最接近的对比文件的技术启示，则该项权利要求不具备创造性。
全文：
一、案由
本无效宣告请求涉及国家知识产权局于2007年6月27日授权公告的200510049235.0号发明专利（下称本专利），其名称为“机器人气动灵巧手”，申请日为2005年1月26日，专利权人为浙江理工大学。
本专利授权公告的权利要求如下：
“1、一种机器人气动灵巧手，其特征在于：由一个手掌(1)、五个手指和手腕接口(2)组成；手指和手腕接口(2)都连接在手心(3)和手背(4)组合而成的机械接口(5)上；五个手指分别是拇指(6)、食指(7)、中指(8)、无名指(9)和小指(10)，其中食指(7)、中指(8)、无名指(9)和小指(10)的相邻夹角都为15°，拇指(6)与食指(7)的相邻夹角为88°，每个手指都有三个关节和四个自由度，手腕接口(2)用于连接手掌(1)和机器人操作器的末端，形成手腕关节，有两个自由度，采用气压驱动两个气动弯曲关节(11、51)和气动球关节(12)，第一气动弯曲关节（11）装在上指节（14）和中指节（15）之间，第二气动弯曲关节（51）装在中指节（15）和下指节（16）之间，气动球关节（12）装在下指节（16）和手掌（1）之间，使手指关节产生弯曲和侧展运动；手背(4)上装有引导总管(13)，使五个手指共二十五根气压管(62)从手背(4)的根部引出；机器人气动灵巧手是一种具有五指、十六个关节和二十二个自由度的机构。
2、根据权利要求1所述的一种机器人气动灵巧手，其特征在于：所述的食指(7)、中指(8)和无名指(9)尺寸大小相同，拇指(6)和小指(10)的尺寸大小相同；每个手指都有三个指节、三个关节和四个自由度；三个指节为上指节(14)、中指节(15)和下指节(16)；三个关节为两个气动弯曲关节(11、51)和一个气动球关节(12)，第一气动弯曲关节(11)连接上指节(14)和中指节(15)、第二气动弯曲关节(51)连接中指节(15)和下指节(16)，下指节(16)通过气动球关节(12)连接到手掌(1)上。
3、根据权利要求1所述的一种机器人气动灵巧手，其特征在于：所述的第一气动弯曲关节(11)包括弯曲关节凹连接体(18)、弯曲关节空气肌肉(19)、弯曲关节凸连接体(20)、抗拉弹簧钢片(21)、气压管(25)和气压管接头(24)、联接螺栓(17、22)和螺母(23、26)；弯曲关节的凹连接体(18)、凸连接体(20)的材料是硬质聚氯乙烯，用环氧-丁腈胶与弯曲关节空气肌肉(19)胶接，通过螺栓(17)和螺母(23)与指尖体(38)联接，通过螺栓(22)和螺母(26)与指中体(49)联接，弯曲关节空气肌肉(19)内部有弯曲纤维(61)；所述的第二气动弯曲关节(51)包括弯曲关节凹连接体(63)、弯曲关节空气肌肉(64)、弯曲关节凸连接体(65)、抗拉弹簧钢片(52)、气压管(53)和气压管接头(60)、两个联接螺栓(54、55)和两个螺母(56、57)；弯曲关节的凹连接体(63)、凸连接体(65)的材料是硬质聚氯乙烯，用环氧-丁腈胶与弯曲关节空气肌肉(64)胶接，通过螺栓(54)和螺母(56)与指中体(49)联接，通过螺栓(55)和螺母(57)与指末体(50)联接。
4、根据权利要求1所述的一种机器人气动灵巧手，其特征在于：所述的气动球关节(12)包括球关节凹连接体(28)、三个球关节空气肌肉(29、30、31)、球关节凸连接体(32)、三根气压管(36、47、48)和三个气压管接头(35、58、59)、联接螺栓(27、33)和两个螺母(34、37)；球关节的凹连接体(28)、凸连接体(32)的材料是硬质聚氯乙烯，用环氧-丁腈胶与三个空气肌肉胶接(29、30、31)，通过螺栓(27) 和螺母(34)与指末体(50)联接，通过螺栓(33)和螺母(37)与手掌(1)联接成一起。
5、根据权利要求1所述的一种机器人气动灵巧手，其特征在于：所述的手指上指节(14)包括指尖体(38)、指尖帽(39)；指尖体(38)与指尖帽(39)胶接成一体。指尖体(38)末端是正方体带孔凸台，与气动关节凹连接体(18)的正方形带孔凹槽相配合，用螺栓(17)和螺母(23)联接固定。
6、根据权利要求1所述的一种机器人气动灵巧手，其特征在于：所述的手掌(1)包括手心(3)、手背(4)、引导总管(13)、两个联接螺栓(40、42)和两个螺母(41、43)；手心(3)和手背(4)都采用空心壳体结构，为增强手掌(1)强度，在手心(3)和手背(4)内侧设有手形加强筋(44、45)，手心(3)和手背(4)分别用螺栓（33）、螺母（37）和另一螺栓（42）和螺母（43）合成一体，组成七个正方体凹台机械接口(5)，分别与五个手指的气动球关节(12)和手腕接口(2)的两个气动球关节的正方体凸台相接，手背上设有凹槽(46)，通过螺栓(40)和螺母(41)，联接引导总管(13)，五个手指共二十五根气压管从手背(4)的根部引出。”
针对上述发明专利权，浙江工业大学（下称请求人）于2007年9月25日向国家知识产权局专利复审委员会提出了无效宣告请求，认为本专利的权利要求1-4不符合专利法第22条第2款、第3款的规定，权利要求5-6的特征不构成本发明专利的主要特征，请求专利复审委员会宣告该专利权部分无效，同时提交了3份附件（均为复印件）作为证据：
附件2：“气动关节人工手的研究”，农业工程学报，第19卷第1期，公开日为2003年1月；
附件3：授权公告日为2006年9月13日，授权公告号为CN1274473C的中国发明专利说明书，请求人在请求书中指出其公开日为2005年1月12日；
附件4：授权公告号为CN2628780Y的中国实用新型专利说明书，授权公告日为2004年7月28日。
请求人在无效宣告请求书中指出，附件2中的气动关节人工手的拇指采用一个球关节和两个弯曲关节串联的结构，其余四指采用三个弯曲关节串联的结构，并且其具有五指、22个自由度。权利要求1-2与附件2所述的气动关节人工手的主要结构一致，因此权利要求1-2相对于附件2不具有新颖性和创造性；权利要求3与附件3所述的气动柔性弯曲关节结构一致，而“气压管（25）和气压管接头（24）”为该行业一般技术人员所熟知的必备供气和接头配件，“连接螺栓（17、22）和螺母（23、26）”是本领域一般技术人员所熟知的零件，因此权利要求3不具有新颖性和创造性；同样的，权利要求4与附件4所述的气动柔性球关节的基本结构一致，本领域一般技术人员不需要复杂设计和创造性劳动即可设计出权利要求4的气动球关节结构，因此该权利要求不具有新颖性和创造性；权利要求5-6不构成本发明专利的主要特征。
经形式审查合格，专利复审委员会于2007年12月6日受理了上述无效宣告请求，并将无效宣告请求书及证据副本转给了专利权人，要求其在指定的期限内答复，同时成立合议组对本案进行审查。
针对上述无效宣告请求，专利权人于2008年1月14日提交了意见陈述书，其认为：
本发明专利中对手指的位置布置给出了说明，即，限定食指、中指、无名指和小指之间的夹角为15o，拇指与食指之间的夹角为88o，这样的布置是为了控制机器人手的初始化做好准备。附件2没有手指位置布置的内容，没有公开“手背上装有引导总管，使五个手指共25根气压管从手背的根部引出”这样的技术内容，并且附件2中除大拇指外，其它四个手指只能弯曲不能侧展；本发明专利中的每个手指都能弯曲和侧展，另外，本专利的气动柔性弯曲关节和气动柔性球关节与附件3、4中的相应部件的结构不一致。因此，本发明专利的权利要求1-4具有新颖性和创造性。
专利复审委员会于2008年2月15日向双方当事人发出口头审理通知书，定于2008年4月2日在专利复审委员会举行口头审理，同时将专利权人于2008年1月14日提交的意见陈述书转送给请求人，并要求其在指定的期限内答复。
口头审理如期举行，双方当事人均出席了口头审理。在口头审理过程中，请求人当庭提交了两份新的证据（均为复印件）和意见陈述书：
附件5：机械设计（第七版），第62页、111页，高等教育出版社，2003年5月第4次印刷；
附件6：机器人灵巧手??建模、规划与仿真，第4页、199页，机械工业出版社，2007年4月第1版。
请求人在意见陈述书中指出，附件5为教科书，用于说明采用螺栓、螺母连接凹凸连接体的方式是机械领域的公知常识；附件6在简介中显示“可供大专院校师生参考”，具有教科书的性质，因此可以用作公知常识类证据使用。请求人明确其无效理由和证据组合方式为：权利要求1、2相对于附件2不具有创造性；权利要求3相对于附件2、3、5不具有创造性；权利要求4相对于附件2、4、5不具有创造性；权利要求5相对于附件2、5不具有创造性；权利要求6相对于附件2、6不具有创造性。
合议组当庭将请求人提交的上述证据副本和意见陈述书转给专利权人，专利权人对附件5的真实性无异议，对其属于本领域的公知常识无异议。
合议组当庭告知请求人：对权利要求5、6提出的无效理由属于自提出无效宣告请求之日起一个月后增加的无效理由，不符合专利法实施细则第66条的规定，不予接受；附件5为教科书，属于本领域的公知常识性证据，合议组予以认可；附件6的出版日期晚于本专利的申请日，不属于现有技术，因此不能用作评价本专利创造性的证据，请求人当庭表示放弃附件6作为证据。
合议组于2008年4月21日向双方当事人发出《无效宣告请求审查通知书》，指出：鉴于请求人提交的附件3“气动柔性弯曲关节”为授权文本，其授权公告日为2006年7月13日，晚于本专利的申请日，而该授权公告文本还存在一个与之对应的公开文本CN1562583A，其公开日为2005年1月12日，要求双方当事人在收到本通知书之日起一个月内对附件3作为本无效宣告请求的证据适用发表各自的意见。
无效宣告请求人于2008年4月30日对上述《无效宣告请求审查通知书》作出了答复，认为：请求人在无效宣告请求书中列出了附件3的公开日为2005年1月12日，因此请求书已经明确了附件3采用的是公开文本，专利权人也从未对附件3属于本专利的现有技术表示过任何异议。至于实际递交的是公告文本，请求人认为这属于证据瑕疵，应允许补正，请求人随本次意见陈述书提交了相应的公开文本。专利权人在指定期限内没有对此作出答复。
在上述工作的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
1、证据的认定
附件2-5属于公开出版物，专利权人对其真实性无异议，合议组对其真实性予以确认。请求人在无效宣告请求书中提到的附件3涉及专利号为200410017444.2的中国专利，其公开日为2005年1月12日，但其实际递交的为发明专利说明书，授权公告日为2006年9月13日。由于根据无效宣告请求书和公告文本可以容易地找到对应的公开文本，专利权人对附件3属于本专利的现有技术从未提出过异议，并且请求人事后补交的附件3的公开文本与其授权文本的内容几乎一致，仅对少许文字作出了调整，因此合议组对请求人于2008年4月30日提交的附件3的公开文本作为证据使用予以认可。
2、关于创造性
专利法第22条第3款规定：创造性，是指同申请日以前已有的技术相比，该发明有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型有实质性特点和进步。
（1）关于权利要求1的创造性
附件2公开了一种气动关节人工手，它由手掌、五个手指和手腕接口组成；五个手指分别是拇指、食指、中指、无名指和小指，每个手指都有三个关节和四个自由度；手腕接口用于连接手掌和机器人操作器的末端，形成手腕关节，有两个自由度；还具有气动弯曲关节和气动球关节，第一气动弯曲关节装在上指节和中指节之间，第二气动弯曲关节装在中指节和下指节之间，气动球关节装在下指节和手掌之间，使手指关节产生弯曲和侧展运动；该气动关节具有五指、十六个关节和二十二个自由度。本专利权利要求1与附件2的区别在于：明确限定了食指、中指、无名指和小指的夹角为15o，拇指与食指的夹角为88o；在下指节和手掌之间装有气动球关节，因此手指可以同时产生弯曲和侧展运动；另外在手背上装有引导总管，可使得气压管从手背的根部引出。
专利权人认为，附件2将第2-5指的腕掌球关节用两个弯曲关节来代替，忽视了其侧展运动，而本发明采用的是球关节，其运动范围广，而且强调了手指的侧展运动，并对手指位置布置给出了限定。
合议组认为，附件2的确没有具体给出各手指之间的夹角，对于气压管的数量、布置等也未作出详细限定，并且在附件2中球关节用2个弯曲关节的组合来代替。但是，对各手指之间的夹角给出具体数值限定对于本发明要解决的技术问题来说没有任何实质性影响，因为这种夹角是人手在一般情况下通常呈现的角度，它对于气动灵巧手的弯曲、侧展没有任何影响，因此该夹角大小是一种常规选择；附件2明确指出了“第2指和第5指的腕掌关节是一个球关节，只不过是由于它们的运动范围极小，所以采用2个弯曲关节来代替”，因此可以确定每根手指实际上具有两个气动弯曲关节和1个气动球关节，因此附件2的手指同样具有侧展运动；从附件2第2页关于气动弯曲关节和气动球关节的具体描述可以确定，气动弯曲关节有1个气压管，气动球关节有3个气压管，每根手指有2个气动弯曲关节、1个气动球关节，因此每个手指有5个气压管，总共有25个气压管；另外，根据本领域的公知常识，手掌上必然具有与手指和手腕接口配合的机械接口，必然也存在引导总管，以使得25根气压管从引导总管引出。由此可见，权利要求1与附件2的区别仅仅是本领域的常规选择和技术常识，本领域技术人员无需付出创造性劳动就能从附件2容易地得出权利要求1所要求保护的技术方案，因此权利要求1相对于附件2和本领域的公知常识不具有专利法第22条第3款规定的创造性。
（2）关于权利要求2的有创造性
权利要求2与附件2的区别技术特征在于：对食指、中指和无名指的尺寸大小以及拇指和小指的尺寸大小给出了详细限定。
专利权人认为，食指、中指、无名指尺寸大小相同，拇指和小指尺寸大小相同，使得零部件互换以减小制造成本是机械领域的设计理念。
合议组认为，各手指尺寸大小是本领域的常规选择，本领域技术人可以根据实际需要确定各手指的尺寸大小，并且这种选择并未给本发明带来意想不到的技术效果，因此在其引用的权利要求1不具有创造性的前提下，权利要求2也不具有专利法第22条第3款规定的创造性。
（3）关于权利要求3的创造性
附件3公开了一种气动柔性弯曲关节，包括端盖（相当于本专利的凹、凸连接体），环形橡胶管（相当于本专利的空气肌肉）、约束钢丝（相当于本专利的抗拉弹簧钢片）其作用是安装在橡胶管一侧的管壁中以造成橡胶管弯曲、在右端盖上具有压缩空气通入孔（相当于本专利的气压管和气压管接头）、嵌套在橡胶管的管壁中的螺旋钢丝（相当于弯曲纤维），橡胶管通过强力胶与左端盖、右端盖密封连接。
附件5公开了螺纹连接的各种类型，其中包括螺栓、螺母连接。
专利权人认为，附件3的橡胶管和螺旋钢丝与本专利的弯曲关节空气肌肉和弯曲纤维的结构、功能不同，附件3的端盖与本专利的凹凸连接体结构、功能不一样。
合议组认为，虽然附件3和本专利的对应部件的结构不完全一样，但其功能、作用是相同的，而且权利要求3并未对这些部件的具体结构加以限定以使其区别于现有技术。参照上面附件3的公开内容，权利要求3的附加技术特征与附件3的区别在于：凹、凸连接体的材料是硬质聚氯乙烯，用环氧-丁腈胶与弯曲空气肌肉胶接，凹、凸连接体通过螺栓、螺母与手指连接。合议组认为，硬质聚氯乙烯是一种常用的工程材料，而环氧-丁腈胶也是强力胶的一种常见形式，采用这种材料的凹、凸连接体并未给本专利带来意想不到的技术效果；另外，采用螺栓、螺母连接是机械领域中的公知常识（附件5），因此权利要求3相对于附件2、3、5不具有专利法第22条第3款规定的创造性。
（4）关于权利要求4的创造性
附件4公开了一种气动柔性球关节，它包括封盖（相当于本专利的凹、凸连接体），三根橡胶管（相当于三根空气肌肉），在封接头中设有通孔，使得橡胶管与大气连通（相当于本专利的气压管和气压管接头）。
权利要求4的附加技术特征与附件4的区别在于：凹、凸连接体的材料是硬质聚氯乙烯，用环氧-丁腈胶与弯曲空气肌肉胶接，凹、凸连接体通过螺栓、螺母与手掌连接。合议组认为，硬质聚氯乙烯是一种常用的工程材料，而环氧-丁腈胶也是强力胶的一种常见形式，采用这种材料的凹、凸连接体并未给本发明带来意想不到的技术效果；另外，采用螺栓、螺母连接是机械领域中的公知常识（附件5），因此权利要求4相对于附件2、4、5不具有专利法第22条第3款规定的创造性。
三、决定
宣告200510049235.0号发明专利权的权利要求1-4无效，在权利要求5-6的基础上维持该专利权有效。
当事人对本决定不服的，可以根据专利法第46条第2款的规定，自收到本决定之日起三个月内向北京市第一中级人民法院起诉。根据该款的规定，一方当事人起诉后，另一方当事人应当作为第三人参加诉讼。
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