機器人產業標準發展現狀

楊學志 余嫻 葛耀謀

當前，以互聯網、大數據、人工智能為代表的新一代信息技術與制造業加速融合，以機器人為代表的新技術、新產品、新生產方式大量涌現，成為新一輪科技革命和產業變革的重要驅動力。產業的健康發展離不開標準的指引，當今世界，標準化水平已成為各國各地區核心競爭力的基本要素。本文著重分析了國際和國內機器人標準化現狀，展示了機器人產業標準發展狀況。

機器人是“制造業皇冠頂端的明珠”，其研發、制造、應用是衡量一個國家科技創新和高端制造業水平的重要標志。中國作為全球最大的機器人市場，需求旺盛。政策支持和市場需求共同推動著中國機器人產業快速發展。機器人產業的健康發展離不開標準的指引，當今世界，標準化水平已成為各國各地區核心競爭力的基本要素。機器人標準化工作受到了各國政府的高度重視，發達國家憑借強大的技術創新優勢，不遺余力主導國際標準的制定。各國在機器人產業領域的競爭不僅僅是技術和市場的競爭，更是機器人標準的競爭。

機器人概述

機器人的定義

國際標準化組織（ISO）對機器人的定義如下：機器人是具有兩個或兩個以上可編程的軸，以及一定程度的自主能力，可在其環境內運動以執行預期任務的執行機構。

機器人分類

根據國際機器人聯合會（IFR）的分類，機器人可分為工業機器人和服務機器人。工業機器人根據機械結構的不同，可分為線性機器人、SCARA機器人、并聯機器人、多關節機器人、圓柱機器人等類型，廣泛應用于搬運/上下料、焊接、噴涂、加工和裝配等領域。服務機器人是除工業自動化應用外，能為人類或設備完成有用任務的機器人，主要包括個人/家用服務機器人和專用服務機器人。個人/家用服務機器人是指用于非營利性任務的，一般由非專業人士使用的服務機器人，包括家政服務、教育娛樂、養老助殘等類型的機器人。專用服務機器人是用于營利性任務的，一般由培訓合格的操作員操作的服務機器人，包括專用清潔機器人、醫用機器人、物流機器人、建筑破拆機器人、水下機器人、救援安保機器人、動力人體外骨骼機器人等12種類型的機器人。

機器人標準化現狀

國際機器人標準化現狀

目前，世界上存在三個最主要的國際標準化組織，即國際標準化組織（ISO）、國際電工委員會（IEC）和國際電信聯盟（ITU）。其中與機器人相關的主要是國際標準化組織（ISO）和國際電工委員會（IEC）。

國際標準化組織ISO

國際標準化組織（International Organization for Standardization）簡稱ISO，是一個全球性的非政府組織，是世界上最大的國際標準化機構，也是最早進行機器人標準化研究的國際標準化組織。目前，由ISO/TC299承擔機器人標準化工作，秘書處為瑞典標準協會，工作范圍包括除了軍用和玩具之外的所有機器人，工作重心一直在機器人本體方面，工作重點在于安全與性能測試標準。當前，ISO/TC299共有10個工作組，見圖2。

截止至2021年1月，ISO/TC299已發布的國際標準（ISO）和指導性技術文件（TR）有23項，見圖3。其中機器人術語和特性標準6項，工業機器人標準9項，服務機器人標準8項。工業機器人標準主要面向性能、安全和機械接口;服務機器人標準主要面向服務機器人安全和性能，涉及個人護理機器人和醫療機器人。

國際電工委員會IEC

國際電工委員會（International Electrotechnical Commission）簡稱IEC，是世界上成立最早的國際性電工標準化機構，負責有關電氣工程和電子工程領域中的國際標準化工作。IEC制定的標準主要涉及家用服務機器人的安全和性能、工業機器人的功能安全和醫療機器人等方面。目前，IEC機器人相關標準化工作主要由IEC/TC44、IEC/TC59、IEC/TC61、IEC/TC62、IEC/TC65、IEC/TC100、IEC/TC116、ISO/IEC JTC 1/SC6等技術委員會承擔，見圖4。

截至目前，IEC共發布機器人國際標準16項，其中服務機器人標準9項，工業機器人標準1項，通用標準6項。服務機器人標準，主要面向服務機器人安全、性能、噪音等，涉及清潔機器人、家用移動機器人、家用鋤草機器人、醫療機器人等。工業機器人標準，主要涉及機械電氣安全。通用標準涉及信號傳輸、信息交換、電磁兼容性等。如圖5所示。

中國機器人標準化現狀

中國機器人標準化組織

2015年9月，國家標準化管理委員會批準成立國家機器人標準化總體組和專家咨詢組（以下簡稱“總體組”）?？傮w組負責擬定我國機器人標準化戰略和推進措施，制定我國機器人標準體系框架，協調我國機器人相關國家標準的技術內容和技術歸口，組織開展機器人基礎共性、整機、零部件等相關國家標準制定、國際標準化和標準應用實施等工作?？傮w組匯集了國內15個機器人相關的全國專業標準化技術委員會，詳見表1。

中國機器人標準體系框架

現行中國機器人標準體系包括：基礎標準、檢測評定方法標準、零部件標準、整機標準和系統集成標準五個部分，機器人標準體系框架如圖6所示。

基礎標準：機器人基礎標準包括名詞術語與定義、分類、支撐技術和智能化四個部分。

檢測評定方法標準：檢測評定方法標準包括功能和性能標準、安全標準、電磁兼容標準、環境標準和可靠性標準。通過規范測試項目、測試場地、測試儀器/設備、測試條件、測試步驟、技術指標、評定方法、性能判據、限值等級和報告內容等來實現。

零部件標準：機器人零部件標準包括高精密減速器標準、伺服電機驅動器標準、控制器標準、傳感器標準、電池標準和電纜標準等機器人關鍵零部件標準，用于規范其相關技術規格、品質參數和可靠性等指標，是機器人零部件生產、質量檢驗、選購驗收、使用維護和貿易洽談的技術依據。

整機標準：機器人整機標準包括工業機器人標準、個人/家用服務機器人標準、公共服務機器人標準和特種機器人標準。用于規范整機的通用要求、技術要求、特殊試驗方法、檢驗規則（抽樣、原則）、標簽與標志、包裝、運輸、貯存和使用說明等。

系統集成標準：機器人系統集成標準，包括接口標準、通信標準、數據標準和協作標準等。

中國機器人標準現狀

目前，中國機器人相關國家標準和行業標準共224項，其中國家標準193項，行業標準31項?，F行已發布的機器人國家標準共150項，包含強制性標準8項，指導性標準2項，推薦性標準140項;即將實施的國家推薦性標準共43項。如圖7所示。

工業機器人

目前，我國工業機器人主要國家標準約65項，其中基礎標準9項，檢測評定標準18項，零部件標準13項，整機標準20項，系統集成標準5項。其中，檢測評定標準包括了風險評價、功能性能、機械電氣安全、功能安全、信息安全、可靠性和電磁兼容測試標準;零部件標準包括減速器、伺服電機、控制器和傳感器;整機標準涵蓋焊接機器人、碼垛機器人、桁架機器人、激光加工機器人、離線編程式機器人、切割機器人、研磨拋光機器人、分揀機器人、沖壓機器人、鍛造機器人、復合機器人、裝配機器人、噴膠機器人、協作機器人、潔凈機器人和并聯機器人等類型。

個人/家用服務機器人

目前，我國個人/家用服務機器人國家標準主要涉及教育娛樂機器人、養老助殘服務機器人、電動平衡車和公共服務機器人等機器人類型，服務機器人主要國家標準，如表2所示。與工業機器人標準體系相比，服務機器人標準尚不完善，仍需在基礎標準、檢測評定方法、零部件等方面繼續完善。

特種機器人

目前，我國特種機器人相關國家標準主要涉及無人機、水下機器人、物流機器人、農業機器人、康復輔助機器人、電力機器人、搜救機器人等類型，其中以民用無人機標準最為成熟，有21項，水下機器人4項、物流機器人4項、農業機器人3項、建筑機器人2項、康復輔助機器人2項、搜救機器人和電力機器人各1項，如圖9所示?？梢?，我國特種機器人標準發展較不平衡，除民用無人機外，大部分特種機器人標準處于剛剛建立的階段，存在較大發展空間。

結語

當前，我國機器人產業相關標準無論是從種類，還是數量上都取得了一定突破。在機器人標準日益豐富的同時，亟須做好機器人基礎共性及關鍵技術標準的宣貫工作，在機器人產品及部件的功能、性能、安全性和可靠性評測過程中，開展標準的試驗驗證，不斷提高標準的先進性、適用性，實現機器人標準的產業化落地，全面提升我國機器人產業的核心競爭力。