自动控制领域创造性判断中对发明构思的考量
曹雅维 陈雯菁 王蕊娜
【弁言小序】
在创造性审查中，通常遵循“三步法”来判断要求保护的权利要求相对于现有技术是否显而易见。“三步法”的第二步首先要确定发明相对于最接近现有技术的区别特征。当权利要求的技术方案与最接近现有技术存在文字表述上的较大差异时，确定区别特征有时会存在一定难度。简单将文字差异带来的区别认定为区别特征，可能会造成割裂步骤序列、忽略发明构思等问题，从而无法客观体现出两者技术实质上的区别。
另外，在自动控制领域，由于大型工程设备在实际应用场景下会面临作业空间、设备安全边界、工艺阈值、环境干扰等多方面客观约束，对于涉及大型工程设备控制的发明专利申请，在判断现有技术整体上能否给出技术启示时，如果忽略这些客观约束条件在发明创造实际应用时的影响，则有可能在判断发明对本领域技术人员而言是否显而易见时出现偏差，影响对创造性的准确判断。
本文结合一件发明专利复审案件，探讨创造性判断中在把握发明实质的基础上，对实际产业场景和工况要求的考量，为同类案件的审理提供参考。
【理念阐述】
自动控制领域涉及设备控制的专利申请，权利要求通常需要对完整控制逻辑和控制手段进行限定，即使核心逻辑与现有技术基本一致，有时区别特征在文字篇幅上也会较长。对权利要求与最接近现有技术的区别特征的确定，应特别注重从实质上把握发明构思。对于技术启示的判断，应立足本领域技术人员，考虑发明创造实际应用的产业工况实际，对于涉及工程设备自动控制的技术方案，尤其需要重视实际产业场景对工程设备的现实约束条件。
首先，技术事实的认定、区别特征的界定应当从实质上把握发明构思，不拘泥文字表述。对于包含动作流程、步骤序列、控制策略的发明，不能孤立拆解每一步文字描述进行字面比对，需要聚焦各步骤在欲解决技术问题上存在的关联，将权利要求整体控制逻辑、技术构思、最终实现目标作为整体发明构思进行综合研判，透过文字表达的现象，挖掘并提炼技术方案之间的实质性技术差异，从而准确认定区别特征，避免被不同的文字撰写方式所误导。
此外，在判断技术启示时，应立足产业真实工况，考量改进手段能否适配产业真实需求。实际产业场景决定了技术方案所面临的客观物理限制、设备安全边界、工艺阈值、环境干扰等真实约束，这些约束是本领域技术人员在工程实践中必须考量的现实因素。若现有技术已经完整披露真实工况下的控制策略，一项专利申请提出的简化控制方案仅是忽略现有技术中保障设备正常操作或运行的一些约束条件而做出的理论上的原理性简化，并非在兼顾安全、设备物理约束等前提下同时达到简化效果，也未产生其他预料不到的技术效果，则这样的技术方案未对现有技术做出实质技术贡献，在现有技术的基础上得到该方案对本领域技术人员来说是显而易见的。
【案例演绎】
某发明专利申请涉及一种基于激光扫描的掘进机自动纠偏系统。掘进机是隧道、矿山巷道专用大型工程机械，多用于煤矿、地铁、公路隧道、水利隧洞施工，用于一次性开挖出规整的巷道。根据说明书的记载，掘进机在进行掘进作业时经常会出现偏离巷道中心线的情况，掘进机自动纠偏是通过控制掘进机履带的行走速度、方向来调整掘进机中心线与巷道中心线一致，从而保证掘进机截割巷道的走向与预期一致。
复审请求针对的权利要求书仅有1项权利要求，节选如下：
1.基于激光扫描的掘进机自动纠偏系统，……；所述激光雷达的具体操作如下：……；若要导航到目标点S，则根据反三角函数计算出实际的航向角θ＝arctan(n/m)；所述控制器的具体操作如下：……所述自动纠偏的具体过程为：以车身偏左，角度偏左为例，首先调整履带转动方向，左履带前进右履带后退使车身中线对准目标点S，理想状态下掘进机会在原地转动，则掘进机偏移中线的距离 n保持不变，偏航角与航向角相等，之后掘进机左右履带转动方向调整为前进，前进到 S点位置后，n＝0；最后，调整履带转动方向使偏航角为0，至此自动纠偏完成。
权利要求1主要包含两部分内容：一是激光雷达全方位扫描获取相关数据，计算偏航与横向偏移，从而计算对准中线目标点的航向角；二是三段式纠偏控制流程：基于激光雷达获取的航向角，原地旋转对准中线上设置的目标点、直线直行至目标点、原地转动消除偏航，全程不设置安全角度、偏移阈值等约束条件。
最接近的现有技术（下称对比文件1）公开了一种掘进机的纠偏控制系统，同样为了消除掘进机在行进过程中的横向和角度偏差，针对真实井下工况，设置了包括掘进机最大安全纠偏角度、掘进机单次行走步距、偏移阈值的多个现实约束条件，针对偏移量超标和未超标两种场景分别设计了纠偏策略，采用“边转边走、渐进调整”的动态路径，单次调整的转动角度和行走步距均不超过设置的最大值，兼顾了井下设备防碰撞、巷道安全等实际需求。
本案的核心争议焦点在于：如何准确界定权利要求1相对于对比文件1的实质区别，权利要求1的纠偏策略/纠偏路径与对比文件1的差异能否给权利要求带来创造性。
从控制逻辑来看，本申请权利要求1采用“原地转－直行－原地回正”的单一动作顺序控制策略，对比文件1则是按照偏移量大小分两套控制策略，采用“边转边走、渐进调整”的动态控制策略，二者的步骤描述、参数获取、控制逻辑行文几乎无重合，字面上大篇幅的差异导致准确认定权利要求1相对于对比文件1的实质区别存在一定难度。
针对该情形，不应孤立拆分步骤或策略、拘泥于文字上的区别，而是需首先聚焦各步骤或策略之间的关联，将权利要求整体控制逻辑、核心思路、最终实现目标作为统一构思进行研判，准确把握本申请与对比文件1技术实质上的发明构思。通过将静态文字的控制策略具象化为掘进机的运动轨迹可知，本申请和对比文件1纠偏的基本控制逻辑均为掘进机到达巷道中线消除横向偏差、调整车身角度至沿期望路径行驶，核心思路均为采集偏移数据、计算偏差、控制左右履带转动，最终目标均为最终使掘进机回归巷道中线、消除航向偏差。由此可知，对比文件1与本申请的发明构思整体上基本相同。
在此基础上，确定二者纠偏过程的实质区别为到达巷道中线的方式，本申请为掘进机在原地转动至偏航角与航向角相等，并直线前进至目标点，而对比文件1为一边转动一边消除横向偏移、渐进到达。进一步剖析二者差异的根本原因在于，对比文件1针对巷道环境中掘进机的真实工况，考虑了巷道空间安全约束、掘进机转动角度限制以及单次步距限制等约束条件，设计了多重约束下的分步渐进的巷道中线到达方式，而本申请则是忽略了真实井下作业环境和掘进机物理约束下的理论上的理想纠偏过程。
复审请求人主张本申请通过三段式纠偏流程实现更高纠偏精度、简化控制逻辑的技术效果。合议组认为，在判断技术启示时，应立足产业真实工况，考量改进手段能否适配产业真实需求。掘进机的真实产业场景和工况为空间狭窄的隧道、矿山巷道等，掘进机机身尺寸大，原地大幅转向及单次步距过大存在极易剐蹭巷道侧壁、损坏截割头、围岩失稳等安全问题，且对于体积庞大的掘进机，调整左右履带速度很难实现原地大幅转向，这些约束是本领域技术人员在井下巷道掘进的工程实践中必须考量的现实因素。对比文件1的技术方案是在考虑真实巷道掘进工况的基础上，设置了掘进机转动角度限制以及单次步距限制等约束条件，给出了在这些巷道掘进真实工况的多重约束下的分步渐进的巷道中线到达方式。而本申请是忽略了安全限值、掘进机物理约束等，得到的理想化的三段式纠偏流程，其“高精度、简化控制”的技术效果建立在舍弃行业必备的安全条件和现实的物理约束之上。本申请权利要求1的技术方案未能实现在兼顾安全、设备物理约束等前提下还能进一步同时达到高精度和简化控制的技术效果，也未产生其他预料不到的技术效果，这样的技术方案相较于对比文件1来说不存在实质技术贡献，在对比文件1的基础上得到该方案对本领域技术人员来说是显而易见的。
通过以上案例演绎可以明晰，在创造性判断中，当权利要求请求保护的技术方案与最接近现有技术存在文字表述上的较大差异时，不能仅停留在文字表面的特征对比，技术事实的认定、区别特征的界定应当突破文件撰写的外在形式，整体上、实质上把握发明构思，挖掘并提炼技术方案之间的实质性差异。在判断技术启示时，应立足产业真实工况，充分考虑工程实践中的各类客观约束条件，如果权利要求请求保护的技术方案仅是忽略现有技术中保障设备正常操作或运行的一些约束条件而做出的理论上的原理性简化，并非在兼顾安全、设备物理约束等前提下同时达到简化效果，也未产生其他预料不到的技术效果，则在最接近现有技术的基础上得到该方案对本领域技术人员来说是显而易见的。
（作者单位：国家知识产权局专利局复审和无效审理部、国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心）
（编辑：刘珊 实习编辑：蔡友良）