楊學(xué)志 余嫻 葛耀謀

當(dāng)前，以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能為代表的新一代信息技術(shù)與制造業(yè)加速融合，以機(jī)器人為代表的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新生產(chǎn)方式大量涌現(xiàn)，成為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動(dòng)力。產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展離不開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)的指引，當(dāng)今世界，標(biāo)準(zhǔn)化水平已成為各國(guó)各地區(qū)核心競(jìng)爭(zhēng)力的基本要素。本文著重分析了國(guó)際和國(guó)內(nèi)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀，展示了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展?fàn)顩r。

機(jī)器人是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個(gè)國(guó)家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。中國(guó)作為全球最大的機(jī)器人市場(chǎng)，需求旺盛。政策支持和市場(chǎng)需求共同推動(dòng)著中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展離不開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)的指引，當(dāng)今世界，標(biāo)準(zhǔn)化水平已成為各國(guó)各地區(qū)核心競(jìng)爭(zhēng)力的基本要素。機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化工作受到了各國(guó)政府的高度重視，發(fā)達(dá)國(guó)家憑借強(qiáng)大的技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)，不遺余力主導(dǎo)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定。各國(guó)在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)不僅僅是技術(shù)和市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，更是機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)的競(jìng)爭(zhēng)。

機(jī)器人概述

機(jī)器人的定義

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對(duì)機(jī)器人的定義如下：機(jī)器人是具有兩個(gè)或兩個(gè)以上可編程的軸，以及一定程度的自主能力，可在其環(huán)境內(nèi)運(yùn)動(dòng)以執(zhí)行預(yù)期任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

機(jī)器人分類

根據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）的分類，機(jī)器人可分為工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的不同，可分為線性機(jī)器人、SCARA機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人、多關(guān)節(jié)機(jī)器人、圓柱機(jī)器人等類型，廣泛應(yīng)用于搬運(yùn)/上下料、焊接、噴涂、加工和裝配等領(lǐng)域。服務(wù)機(jī)器人是除工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用外，能為人類或設(shè)備完成有用任務(wù)的機(jī)器人，主要包括個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人和專用服務(wù)機(jī)器人。個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人是指用于非營(yíng)利性任務(wù)的，一般由非專業(yè)人士使用的服務(wù)機(jī)器人，包括家政服務(wù)、教育娛樂(lè)、養(yǎng)老助殘等類型的機(jī)器人。專用服務(wù)機(jī)器人是用于營(yíng)利性任務(wù)的，一般由培訓(xùn)合格的操作員操作的服務(wù)機(jī)器人，包括專用清潔機(jī)器人、醫(yī)用機(jī)器人、物流機(jī)器人、建筑破拆機(jī)器人、水下機(jī)器人、救援安保機(jī)器人、動(dòng)力人體外骨骼機(jī)器人等12種類型的機(jī)器人。

機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

國(guó)際機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

目前，世界上存在三個(gè)最主要的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，即國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）和國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）。其中與機(jī)器人相關(guān)的主要是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（International Organization for Standardization）簡(jiǎn)稱ISO，是一個(gè)全球性的非政府組織，是世界上最大的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)，也是最早進(jìn)行機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化研究的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織。目前，由ISO/TC299承擔(dān)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化工作，秘書(shū)處為瑞典標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)，工作范圍包括除了軍用和玩具之外的所有機(jī)器人，工作重心一直在機(jī)器人本體方面，工作重點(diǎn)在于安全與性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，ISO/TC299共有10個(gè)工作組，見(jiàn)圖2。

截止至2021年1月，ISO/TC299已發(fā)布的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）和指導(dǎo)性技術(shù)文件（TR）有23項(xiàng)，見(jiàn)圖3。其中機(jī)器人術(shù)語(yǔ)和特性標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng)，工業(yè)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)9項(xiàng)，服務(wù)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)8項(xiàng)。工業(yè)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)主要面向性能、安全和機(jī)械接口;服務(wù)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)主要面向服務(wù)機(jī)器人安全和性能，涉及個(gè)人護(hù)理機(jī)器人和醫(yī)療機(jī)器人。

國(guó)際電工委員會(huì)IEC

國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrotechnical Commission）簡(jiǎn)稱IEC，是世界上成立最早的國(guó)際性電工標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)有關(guān)電氣工程和電子工程領(lǐng)域中的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作。IEC制定的標(biāo)準(zhǔn)主要涉及家用服務(wù)機(jī)器人的安全和性能、工業(yè)機(jī)器人的功能安全和醫(yī)療機(jī)器人等方面。目前，IEC機(jī)器人相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(shù)委員會(huì)承擔(dān)，見(jiàn)圖4。

截至目前，IEC共發(fā)布機(jī)器人國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)16項(xiàng)，其中服務(wù)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)9項(xiàng)，工業(yè)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，通用標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng)。服務(wù)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)，主要面向服務(wù)機(jī)器人安全、性能、噪音等，涉及清潔機(jī)器人、家用移動(dòng)機(jī)器人、家用鋤草機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人等。工業(yè)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)，主要涉及機(jī)械電氣安全。通用標(biāo)準(zhǔn)涉及信號(hào)傳輸、信息交換、電磁兼容性等。如圖5所示。

中國(guó)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

中國(guó)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化組織

2015年9月，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)成立國(guó)家機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化總體組和專家咨詢組（以下簡(jiǎn)稱“總體組”）?？傮w組負(fù)責(zé)擬定我國(guó)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略和推進(jìn)措施，制定我國(guó)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)體系框架，協(xié)調(diào)我國(guó)機(jī)器人相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容和技術(shù)歸口，組織開(kāi)展機(jī)器人基礎(chǔ)共性、整機(jī)、零部件等相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用實(shí)施等工作?？傮w組匯集了國(guó)內(nèi)15個(gè)機(jī)器人相關(guān)的全國(guó)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，詳見(jiàn)表1。

中國(guó)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)體系框架

現(xiàn)行中國(guó)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)體系包括：基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)評(píng)定方法標(biāo)準(zhǔn)、零部件標(biāo)準(zhǔn)、整機(jī)標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)五個(gè)部分，機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)體系框架如圖6所示。

基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)：機(jī)器人基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)包括名詞術(shù)語(yǔ)與定義、分類、支撐技術(shù)和智能化四個(gè)部分。

檢測(cè)評(píng)定方法標(biāo)準(zhǔn)：檢測(cè)評(píng)定方法標(biāo)準(zhǔn)包括功能和性能標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)、電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和可靠性標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)規(guī)范測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試場(chǎng)地、測(cè)試儀器/設(shè)備、測(cè)試條件、測(cè)試步驟、技術(shù)指標(biāo)、評(píng)定方法、性能判據(jù)、限值等級(jí)和報(bào)告內(nèi)容等來(lái)實(shí)現(xiàn)。

零部件標(biāo)準(zhǔn)：機(jī)器人零部件標(biāo)準(zhǔn)包括高精密減速器標(biāo)準(zhǔn)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)、控制器標(biāo)準(zhǔn)、傳感器標(biāo)準(zhǔn)、電池標(biāo)準(zhǔn)和電纜標(biāo)準(zhǔn)等機(jī)器人關(guān)鍵零部件標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范其相關(guān)技術(shù)規(guī)格、品質(zhì)參數(shù)和可靠性等指標(biāo)，是機(jī)器人零部件生產(chǎn)、質(zhì)量檢驗(yàn)、選購(gòu)驗(yàn)收、使用維護(hù)和貿(mào)易洽談的技術(shù)依據(jù)。

整機(jī)標(biāo)準(zhǔn)：機(jī)器人整機(jī)標(biāo)準(zhǔn)包括工業(yè)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)、個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)、公共服務(wù)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)和特種機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)。用于規(guī)范整機(jī)的通用要求、技術(shù)要求、特殊試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則（抽樣、原則）、標(biāo)簽與標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存和使用說(shuō)明等。

系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)：機(jī)器人系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)，包括接口標(biāo)準(zhǔn)、通信標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)作標(biāo)準(zhǔn)等。

中國(guó)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

目前，中國(guó)機(jī)器人相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共224項(xiàng)，其中國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)193項(xiàng)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)31項(xiàng)?，F(xiàn)行已發(fā)布的機(jī)器人國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)共150項(xiàng)，包含強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)8項(xiàng)，指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，推薦性標(biāo)準(zhǔn)140項(xiàng);即將實(shí)施的國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)共43項(xiàng)。如圖7所示。

工業(yè)機(jī)器人

目前，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人主要國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)約65項(xiàng)，其中基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)9項(xiàng)，檢測(cè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)18項(xiàng)，零部件標(biāo)準(zhǔn)13項(xiàng)，整機(jī)標(biāo)準(zhǔn)20項(xiàng)，系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)。其中，檢測(cè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)包括了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、功能性能、機(jī)械電氣安全、功能安全、信息安全、可靠性和電磁兼容測(cè)試標(biāo)準(zhǔn);零部件標(biāo)準(zhǔn)包括減速器、伺服電機(jī)、控制器和傳感器;整機(jī)標(biāo)準(zhǔn)涵蓋焊接機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、桁架機(jī)器人、激光加工機(jī)器人、離線編程式機(jī)器人、切割機(jī)器人、研磨拋光機(jī)器人、分揀機(jī)器人、沖壓機(jī)器人、鍛造機(jī)器人、復(fù)合機(jī)器人、裝配機(jī)器人、噴膠機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人、潔凈機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)器人等類型。

個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人

目前，我國(guó)個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要涉及教育娛樂(lè)機(jī)器人、養(yǎng)老助殘服務(wù)機(jī)器人、電動(dòng)平衡車和公共服務(wù)機(jī)器人等機(jī)器人類型，服務(wù)機(jī)器人主要國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示。與工業(yè)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)體系相比，服務(wù)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)尚不完善，仍需在基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)評(píng)定方法、零部件等方面繼續(xù)完善。

特種機(jī)器人

目前，我國(guó)特種機(jī)器人相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要涉及無(wú)人機(jī)、水下機(jī)器人、物流機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、康復(fù)輔助機(jī)器人、電力機(jī)器人、搜救機(jī)器人等類型，其中以民用無(wú)人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)最為成熟，有21項(xiàng)，水下機(jī)器人4項(xiàng)、物流機(jī)器人4項(xiàng)、農(nóng)業(yè)機(jī)器人3項(xiàng)、建筑機(jī)器人2項(xiàng)、康復(fù)輔助機(jī)器人2項(xiàng)、搜救機(jī)器人和電力機(jī)器人各1項(xiàng)，如圖9所示。可見(jiàn)，我國(guó)特種機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展較不平衡，除民用無(wú)人機(jī)外，大部分特種機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)處于剛剛建立的階段，存在較大發(fā)展空間。

結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)論是從種類，還是數(shù)量上都取得了一定突破。在機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)日益豐富的同時(shí)，亟須做好機(jī)器人基礎(chǔ)共性及關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的宣貫工作，在機(jī)器人產(chǎn)品及部件的功能、性能、安全性和可靠性評(píng)測(cè)過(guò)程中，開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)驗(yàn)證，不斷提高標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性、適用性，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)業(yè)化落地，全面提升我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。