特種機器人標準現狀調查與分析

孫良艷

（福建省特種設備檢驗研究院，福建 福州 350008）

1 引言

特種機器人是指應用于專業領域，一般由經過專門培訓的人員操作或使用的，輔助或替代人執行任務的機器人，從應用范圍上講指除工業機器人、公共服務機器人和個人服務機器人以外的機器人，通俗指專業服務機器人。隨著機器人技術和工藝日臻成熟，制造業的“智能化”水平不斷提高，農業機器人、電力機器人、建筑機器人、物流機器人、醫用機器人、康復機器人、護理機器人、安防機器人、軍用機器人、救援機器人、空間機器人、飛行機器人、核工業機器人、礦業機器人、石油化工機器人、市政工程機器人等特種機器人逐漸運用于社會生產生活的各個領域。

2017年5月，國家標準化管理委員會、國家發展和改革委員會、科學技術部、工業和信息化部組織制定發布了《國家機器人標準體系建設指南》，對于加強機器人標準的統籌規劃，加快標準的研制和實施起了重大推動作用，同時指南也成為特種機器人標準體系的重要支撐。

2 特種機器人國際標準化組織

目前，國際上一般把機器人分為工業機器人和服務機器人。有關機器人的國際標準主要由國際標準化組織ISO制定和發布，IEC也制定一些機器人電氣方面的國際標準。ISO/TC184/SC2最早只有工業機器人安全一個工作組，由于后期開始服務于人類，自動化與集成標委會/機器人分標委會ISO/TC184/SC2更名為“機器人與機器人裝備”。2016年，ISO將TC184/SC2分技術委員會調整為TC299技術委員會，名稱也由“機器人及機器人裝備”（Robots and Robotic Devices），調整為機器人（Robotics），工作范圍也從工業領域擴展到非工業領域，隨后出現了很多服務機器人的定義和工作組。

TC299技術委員會WG1針對機器人詞匯和特性相關標準開展工作；WG3針對機器人工業安全相關標準開展工作；WG7針對機器人個人護理安全相關標準開展工作；WG8針對服務機器人相關標準開展工作；JWG9 TC299和IEO/SC 62A共同組成，針對采用機器人技術的醫療設備安全相關標準開展工作；WG10制定服務機器人模塊化軟硬件系列標準；JWG35由TC299和IEO/SC 62D共同組成，針對醫療手術機器人相關標準開展工作；JWG36由TC299和IEO/SC 62D共同組成，針對醫療康復機器人相關標準開展工作。

2014年底，IEC成立了機器人咨詢委員會（IEC ACART），主要工作是協調機器人共性技術，如術語和符號、準備機器人共性技術標準方面的指南、推進ISO和IEC在機器人技術方面的合作、解決現有IEC內部以及ISO和IEC之間的交叉等問題。

由國際上機器人標準化組織及工作組的工作內容來看，國際上主要是TC299技術委員會成立的工作組以及其聯合IEC工作組共同來開展關于特種機器人的標準制修訂工作。

3 特種機器人國際標準化現狀

關于特種機器人國際化標準組織的工作重心在特種機器人本體方面，安全與性能測試標準是其工作重心。

截至2018年5月，ISO和IEC發布和在研的特種機器人國際標準有9項，內容涉及安全測試方法、術語、基礎等[1]，以下為所有標準：

（1）ISO 18646-1：2016 Robotics-Performance criteria and related test methods for service robots-Part 1：Locomotion for wheeled robots 機器人和機器人裝置。服務機器人的性能標準和相關試驗方法。第1部分：輪式機器人的運動。

（2）ISO/CD 18646-2 Robotics—Performance criteria and related test methods for service robots—Part 2： Navigation 機器人和機器人裝置。服務機器人性能標準和相關測試方法。第2部分：導航。

（3）ISO/AWI 18646-3 Robotics—Performance criteria and related test methods for service robots—Part 3：Manipulation 機器人和機器人裝置。服務機器人的性能標準和相關測試方法。第3部分：操作。

（4）ISO/AWI 22166-1 Robotics—Part 1： Modularity for service robots—Part 1：General requirements 機器人 第1部分：服務機器人模塊化。第1部分：通用要求。

（5）ISO/CD TR 23482-1 Robotics—Application of ISO 13482— Part 1： Safetyrelated test methods 機器人 ISO 13482的應用。第1部分：安全相關測試方法（個人護理機器人）。

（6）ISO/CD TR 23482-2 Robotics—Application of ISO 13482—Part 2：Application guide機器人 ISO 13482的應用。第2部分：應用導則。

（7）IEC/DTR 60601-4-1 Medical electrical equipment—Part 4-1： Guidance and interpretation—Medical electrical equipment and medical electrical systems employing a degree of autonomy 醫療電氣設備—— 第4-1部分：導則和解釋。

（8）IEC/CD 80601-2-77Medical Electrical Equipment—Part 2-77： Particular requirements for the basic safety and essential performance of medical robots for surgery 醫療電氣設備—第2-77部分：外科手術機器人基本性能和安全要求。

（9）IEC/CD 80601-2-78Medical Electrical Equipment—Part 2-78： Particular requirements for the basic safety and essential performance of medical robots for rehabilitation， compensation or alleviation of disease， injury or disability 醫療電氣設備—第2-78部分：康復機器人基本性能和安全要求。

機器人國際標準化組織制定的特種機器人標準，集中在護理機器人、康復機器人甚至外科手術機器人方面的標準，側重點在標準安全與測試方法的開發和研制，目前涉及的特種機器人行業相對有限，特種機器人的標準處于起步階段。

4 發達國家的特種機器人標準化建設

近年，日本和韓國都把研究開發機器人納入國家戰略，也取得了較大進展。在服務機器人方面，日本以仿人機器人、智能玩具機器人和專業救災救援機器人為主要特征，日本規格協會（JSA）從2002年就開始發布有關非工業環境用的機器人標準，主要是服務機器人、可移動機器人和個人機器人方面的詞匯標準。韓國標準協會（KSA）從2006年開始發布特種機器人標準，截至2018年5月，發布相關標準15項，重點在特種機器人詞匯、安全要求和性能測試方法。

美國國家標準ANSI由美國材料試驗協會（ASTM）、與美國機械工程師協會（ASME）、美國礦業與冶金工程師協會（ASMME）、美國土木工程師協會（ASCE）、美國電氣工程師協會（AIEE）等組織以及美國政府的三個部（商務部、陸軍部、海軍部）聯合組成的國家標準學會，其所制定的相關特種機器人標準重點在應急響應機器人和安防救援機器人。截至2018年5月，關于特種機器人的標準有15項標準，標準內容集中在通過碎石、受限區域等移動性能測試、抓取物體、檢查受限空間內部、保持位置和姿態等操作能力測試以及傳感測試，還包括術語等基礎性標準和續航能力測試標準等[2]。

英國機器人的國家標準（BS）、法國機器人的國家標準（NF）和德國機器人的國家標準（DIN）關于特種機器人標準化有個顯著特點，主要標準全部采用ISO/TC299國際標準。與這些國家相比，中國特種機器人的標準數量不比這些發達國家少，但在標準的貫徹和實施上需加強。

5 我國特種機器人標準概況

在國內的特種機器人標準化組織眾多主要包括SAC/TC159全國自動化系統與集成標準化技術委員會、全國微電機標準化技術委員會TC2、全國海洋船標準化技術委員會TC12、全國殘疾人康復和專用設備標準化技術委員會(SAC/TC148)、全國工業機械電氣系統標準化技術委員會（TC231）等。

由于我國特種機器人領域相關的標準化技術委員會眾多，彼此之間的溝通不夠充分，信息分享不夠及時，為解決這一問題，加快推進特種機器人標準建設，2015年年初，國際標準委批準成立的全國特種作業機器人標準化工作組（SAC/SWG13）是專門從事特種機器人的全國標準化組織，秘書處設在福建省特種設備檢驗研究院和北京郵電大學，負責擬定我國特種機器人標準化戰略和推進措施，制定我國特種機器人標準體系框架，組織開展特種機器人相關國家標準制定、國際標準化和標準應用實施等工作。國內特種機器人標準化事業隨著機器人建設發展的穩步推進而呈現出快速發展的態勢，工作組的支撐和保障作用日趨明顯。當前特種機器人標準化工作機制不斷完善，市場驅動、社會參與、產學研相結合的工作格局逐漸形成。

我國現有的特種機器人標準及計劃如下：

（1）標準編號：GB/T 36239-2018《特種機器人 術語》狀態：即將實施；

（2）標準編號：GB/T 36321-2018《特種機器人 分類、符號、標志》狀態：即將實施；

（3）計劃號：20170055-T-469《地面廢墟搜救機器人通用技術條件》狀態：正在起草；

（4）計劃號：20170056-T-469《康復訓練機器人通用技術條件》狀態：正在起草；

（5）計劃號：20173693-T-604《智能停車服務機器人應用技術條件》狀態：正在起草；

（6）計劃號：20162703-T-418《輕型有纜遙控水下機器人 第4部分：攝像照明與云臺》狀態：正在審查；

（7）計劃號：20142215-T-314《上肢康復訓練機器人 要求與試驗方法》狀態：正在審查；

（8）計劃號：20140700-T-418《輕型有纜遙控水下機器人 第1部分：總則》狀態：正在審查；

（9）計劃號：20162704-T-4《輕型有纜遙控水下機器人 第3部分：導管螺旋槳推進器》狀態：正在審查；

（10）計劃號：20140701-T-418《輕型有纜遙控水下機器人 第2部分：機械手與液壓系統》狀態：正在審查；

（11）標準編號：GB/T 36007-2018《鋤草機器人通用技術條件》狀態：即將實施；

（12）標準編號：GB/T 36013-2018《鋤草機器人安全要求》狀態：即將實施；

（13）標準編號：GB/T 34038-2017《碼垛機器人通用技術條件》狀態：現行；

（14）標準編號：GB/T 36012-2018《鋤草機器人性能規范及其試驗方法》狀態：現行；

（15）標準編號：GB/T 21412.8-2010《石油天然氣工業 水下生產系統的設計和操作 第8部分：水下生產系統的水下機器人（ROV）接口》狀態：現行；

（16）計劃號：20162632-T-519《民用無人機系統型號命名》狀態：正在起草；

（17）計劃號：20173720-T-604《無人機用氫燃料電池發電系統》狀態：正在起草；

（18）計劃號：20171674-T-604《多旋翼無人機用無刷伺服電動機系統通用規范》狀態：正在起草；

（19）計劃號：20180801-T-469《電力機器人術語》狀態：正在起草。

從我國現有的標準計劃和已發布標準可以看出，近幾年隨著特種機器人行業的發展，特種機器人標準研制也在逐步加快增多。從目前國內的特種機器人標準的內容來看，涉及到基礎、農業機器人、康復機器人、水下機器人、石油化工機器人等多個行業的特種機器人，側重在整機通用技術以及零部件標準。

6 特種機器人標準對比分析

6.1 國內、外特種機器人基本狀況對比

為了對比國內外特種機器人標準現狀，筆者選取中國、國際組織、美國、韓國標準統計結果進行分析，在發布數量、時間等方面進行研究，如表1所示。

表1 特種機器人標準對比

從發布數量上來看，迄今為止中國共發布7項特種機器人相關標準，落后于韓國和美國。從標準第一次發布時間可以看出，國外對于特種機器人研究起步更早，國內在技術方面落后于國外。韓國在特種機器人方面起步最早，這也是當今國際組織中特種機器人標準大部分有韓國專家擔任的原因。但在2015年以后，國內特種機器人標準發展迅速，頂層設計和規劃工作有序開展，標準立項不斷增多，目前有12項特種機器人標準計劃，標準制定步伐明顯加快。

6.2 國內、外特種機器人標準內容對比分析

（1）與國外、國際標準相比，國內標準的制定更符合國情，特種機器人標準涉及的范圍更廣，從基礎性到產品系列標準均有涉獵。

（2）與國際標準對比，國內的《特種機器人術語》和《特種機器人 分類、符號、標志》兩個基礎性標準外，在其他通用基礎標準上、關鍵技術標準和產品應用標準還存在缺失。

（3）與國際標準及發達國家標準相比，國內特種機器人標準主要是在產品系列標準，在特種機器人安全要求和性能測試方法上尚不足。

（4）系列及產品標準覆蓋面不夠全面，制定與實施經驗不足。特種機器人由于涉及行業較多，國內的標準體現在水下、農業、康復機器人，對于安防、礦業、物流等其他方面的特種機器人還有待進一步制定標準。同時，由于特種機器人應用產業還處于起步階段，在特種機器人領域的標準制定和應用實施經驗都有待進一步積累。

（5）特種機器人國內標準系統性不足。從目前標準統計結果分析，特種機器人應用相關標準不完善，都是按照各領域內部需求制定，尚未整體規劃不成體系，缺乏標準的統一規劃和監管，急需加大投入力度，深入開展特種機器人標準體系研究，系統有效地指導相關標準的制定工作。

7 我國特種機器人標準化建議

特種機器人市場仍處于起步階段，但是特種機器人作為一種新型戰略性高新技術產品，正逐漸成長為推動全球社會經濟發展的新生力量，根據國內特種機器人產業發展規劃，結合開展特種機器人標準化工作，提出以下建議：

（1）政府部門加強資源整合。特種機器人研究工作尚處于起步階段，“特種機器人”產業仍是“奢侈”產品，研發經費多，生產成本高，市場專業強，市場需求有限，回報周期長，回報率往往達不到預期[3]。政府如能加快政策引導，搭建綜合政府、企業和高校等積極參與的開放性平臺，逐步建立統一的技術標準，加快新技術、新成果轉化，資源共享，使特種機器人研制、生產走向規范化、程序化，解決重復研究和重復生產的問題，特種機器人的成本將大大降低，以企業為主導的標準制修訂局面也將逐漸形成。同時，政策性保護和扶持專業的特種機器人設備、元件的檢測機構，促進特種機器人行業健康發展。

（2）充分發揮全國特種作業機器人標準化工作組的引導作用，根據特種機器人標準體系框架，系統性推進國內特種機器人標準體系建設，指導和引領特種機器人行業在涉及方法、制造工藝、智能控制和應用系統集成等共性基礎技術、模塊及部件標準以及系列產品標準上開展標準化工作，優先研究和制定特種機器人基礎標準和安全標準，有序推進特種機器人硬件接口標準、軟件接口協議標準等。

（3）擴展與國際的技術合作領域，引進吸收國際國外標準，參與國際標準化組織的國際標準工作。在加強對ISO、IEC、ASTM等組織的標準研究和制定工作的跟蹤跟進，并根據相關標準在國內的應用實施情況，引進采用國際標準，加快國際國外先進技術的本土化速度。同時，隨著中國特種機器人產業在工業4.0及“中國制造2025”政策的引導下發展，國內也由此成長了一批特種機器人技術方面的專家，筆者建議選派技術專家參加各國際標準工作組工作，在各領域、尤其是醫療機器人等有我國自主知識產權的領域，積極提出我國的國際提案、參與或主導國際標準起草，幫助我國相關企業與單位在未來特種機器人技術、產業化發展和國際貿易中，占據有利位置。