以標準強鏈促進新質生產力發展

關鍵詞：人形機器人，技術結構，應用場景，標準化

0引言

人形機器人（Humanoidrobot）通常是指一種在外觀、尺寸和動作上盡可能模仿人類的機器人。它們通常具有類似人類的身體結構，包括頭部、軀干、四肢等，并配備有高級的傳感器、執行器和控制系統，以實現類似人類的動作和運動能力，并具有一定程度的認知和自主決策能力。人形機器人適用場景廣泛，可以在醫療、教育、娛樂、服務、工業等多個領域發揮重要作用。人形機器人有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產品，其作為未來科技的重要代表，正在逐步走進我們的日常生活和工作[1]。為了確保人形機器人的性能、質量和安全，標準化工作顯得尤為重要。本綜述將探討如何通過標準強鏈促進人形機器人新質生產力的發展。

1人形機器人發展現狀

1.1人形機器人技術結構簡介

在外形上擁有類似人類的肢體結構（如具有雙足、雙臂），全身關節較多且受力復雜，集仿生學原理和機器電控原理于一體，通過運動和動力組件配合智能感知、驅動控制技術，能如人類一般在不同環境中完成外界感知、雙足行走、使用工具、行為交互等一系列任務[2]。人形機器人技術是一種高度復雜的交叉學科領域，它融合了機械工程、電子工程、計算機科學、人工智能、材料科學以及仿生學等多個學科的知識和技術，其技術結構示意見圖1。

1.2人形機器人技術發展特點

人形機器人的技術發展具有以下特點。

（1）高度仿生設計。人形機器人在外觀和結構上努力模仿人類，包括：四肢、頭部、軀干等部分，以及關節的靈活性和運動范圍。

（2）先進的感知系統。通過集成多種傳感器（如：電子皮膚、攝像頭、激光雷達、觸覺傳感器等），人形機器人能夠感知周圍環境，識別物體，理解語音，甚至進行面部表情識別。

（3）強大的動力系統。為了支撐復雜的身體結構和實現快速、精準的運動，人形機器人通常采用高性能的電池、電機和傳動系統。

（4）智能控制系統。基于先進的算法和AI大模型數據庫，人形機器人能夠自主學習、決策和規劃行動路徑，以完成各種任務。

（5）人機交互能力。通過自然語言處理、語音識別和合成等技術，人形機器人能夠與人類進行流暢的對話和交流，甚至表現出一定的情感反應。

（6）技術難度高。如何實現高度仿生，解決復雜的控制算法、傳感器融合、動力系統方面依然充滿挑戰。

（7）成本高。人形機器人高額的研發和生產成本，限制了其量產和大規模應用。

（8）安全性和穩定性。確保人形機器人在各種復雜環境中穩定運行，避免對人類造成傷害。

（9）倫理和法律問題。隨著人形機器人智能化程度的提高，如何界定其法律地位、保護用戶隱私等問題也將隨之而來。

1.3人形機器人應用簡介

人形機器人是一種仿人的、通用類的機器人，為了更擅長在人類工作生活的環境中輔助或替代人類進行工作、擅長與人類交互等，其外觀特征及運動特性在設計之初就以模擬人類為基礎。例如，在醫療領域，可以協助醫生進行手術操作、康復訓練；在工業領域，可以協助工人完成生產線上的繁重任務，提高生產效率，將人們從繁重的體力勞動中解脫出來；在災難救援中，人形機器人不懼高溫、嚴寒，在有毒、有害環境中，幫助減少人員傷害和財產損失。

1.4人形機器人發展現狀

從15世紀達·芬奇繪制出世界上第一份人形機器人手稿，到1973年早稻田大學研發出的世界第一款人形機器人WABOT-1，再到特斯拉Optimus引發對人形機器人產業化、商業化的探索，人形機器人產業從萌芽概念階段已經進入產業化落地前期。

國外人形機器人研究起步較早，美、日、德等國家持續推動人形機器人的發展，探索人形機器人在軍事、醫療、教育、物流、倉儲、工業等領域的應用，積極開展關鍵技術攻關和新興技術賦能，在關節設計、動力驅動、感知和控制等關鍵方向取得了大量成果。同時，在軟件系統層面，谷歌、微軟、英偉達等在人形機器人運動控制算法、AI大模型領域已形成一定積累。

我國的人形機器人研究始于20世紀90年代。前期，在國家“863”計劃、國家自然科學基金，以及其他部門及地方的資助下，我國人形機器人產業實現了從“追趕式創新”到“開拓式創新”的跨越。

2人形機器人標準化發展現狀

2.1人形機器人標準化工作的主要內容

人形機器人標準化工作是指對人形機器人的設計、制造、測試、應用場景、倫理道德、報廢后處理等全生命周期中各個環節進行規范化、統一化的過程。通過制定和實施相關標準，可以確保人形機器人的性能穩定、質量可靠、安全可用，并降低生產成本和潛在隱患，見圖2。

（1）設計標準化。包括人形機器人的結構設計、材料選擇、控制系統設計等方面的標準化。通過制定統一的設計標準，可以確保人形機器人的外觀、功能和性能等方面的一致性，提高產品的競爭力。

（2）生產標準化。包括人形機器人的制造工藝、生產流程、生產設備等方面的標準化。通過制定統一的制造標準，可以降低生產成本，提高生產效率，并確保產品質量的穩定性。

（3）測試標準化。包括人形機器人的性能測試、安全測試、環境適應性測試等方面的標準化。通過制定統一的測試標準，可以確保人形機器人在各種環境下的穩定性和可靠性，提高產品的安全性。

（4）應用標準化。包括人形機器人在不同領域、不同場景下的應用標準化。通過制定統一的應用標準，可以推動人形機器人在醫療、教育、服務等領域的應用，促進產業的融合發展。

（5）倫理道德標準化。關注其安全性和道德性問題。例如，應確保人形機器人在執行任務時不會對人類造成傷害或侵犯隱私。同時，應制定相關的道德準則和規范，以確保人形機器人的使用符合人類價值觀和倫理標準。

（6）報廢后處理標準化。明確報廢標準，這通常基于設備的使用年限、運行狀態、維修記錄以及技術性能等因素。在安全拆卸、分類處理、有價值零部件的回收利用、環保要求等方面給出執行標準。

2.2人形機器人標準化工作現狀

2.2.1標準化工作組織

人形機器人標準的制定涉及多個國際組織的參與，這些組織共同推動人形機器人技術的標準化和規范化。以下是一些主要參與制定人形機器人標準的國際組織。

（1）國際標準化組織（ISO）。國際機器人標準化技術委員會（ISO/TC299，Robotics）成立于2016年1月1日，由機器人與機器人裝備技術委員會（1SO/TC184/SC2，RobotsandRoboticDevices）升級而來，是國際上最重要的機器人領域標準化組織。

（2）國際電工委員會（IEC）。2021年，IEC成立發電、輸電和配電系統用機器人標準化技術委員會（IEC/TC129，RoboticsforElectricityGeneration，TransmissionandDistributionSystems），秘書處設在我國。

（3）國際機器人聯合會（IFR）。IFR是一個由機器人領域的專業人士組成的國際組織，致力于推動機器人技術的發展和應用。IFR可能會組織專家委員會或工作組，制定人形機器人相關的技術指南、推薦做法和最佳實踐，以促進人形機器人技術的創新和應用。

（4）國際機器人與自動化會議（IROS）。IROS是一個由IEEE機器人與自動化協會主辦的國際會議，涵蓋了機器人和自動化領域的最新研究成果和技術進展。雖然IROS本身并不直接制定標準，但會議上的討論和研究成果對于人形機器人標準的制定具有重要的參考價值。

（5）全國機器人標準化技術委員會。2021年12月29日，全國機器人標準化技術委員會成立大會召開，SAC/TC591正式成立。SAC/TC591第一屆技術委員會由76位委員組成，中國科學院丁漢院士任主任委員，中國機械工業聯合會負責日常管理和業務指導，秘書處由北京機械工業自動化研究所承擔。2023年11月，全國機器人標準化技術委員會（SAC/TC591）人形機器人標準化工作組（SAC/TC591/WG2）成立，這標志著我國人形機器人標準化工作開啟新征程。

2.2.2標準化工作現狀

（1）國際方面

1）ISO/TC299發布的國際標準出版物總數約37項（包括國際標準IS、技術規范TS、技術報告TR、其他出版物如勘誤、修改單等）；其中詞匯、術語類標準4項，服務機器人9項，工業機器人13項（其中協作機器人2項），醫療機器人9項，家用機器人及人機接口各1項，但直接以人形機器人命名的標準幾乎沒有，詳見表1。

2）美國各機構發布與機器人有關的團體標準共計約47項，包括1項自動導引車、1項無人機，其中，ASTM國際標準組織發布25項、美國電氣電子工程師學會（US-IEEE）發布4項、美國醫療器械促進協會（US-AAMI）發布4項、美國保險商實驗所（US-UL）發布3項等，詳見表2。

3）德國各機構發布以及等同采用歐盟和ISO標準共17項。其中德機械工程師協會發布4項，德國標準化學會發布1項、德國標準化學會等同采用歐盟標準及ISO標準8項、德國標準化學會等同采用歐盟標準3項、德國標準化學會等同采用美國-電氣工程師E.V.協會標準1項，詳見表3。

4）日本各機構發布標準共計逾150余項，其中日本工業標準調查會發布2項、日本船用裝置工業會發布約150項，其中日本船用裝置工會的發布日期多在1990—2000年間，詳見表4。

（2）國內方面

截至2024年5月底，我國已發布的機器人及機器人相關的國家標準共計140余項，粗略歸類，檢測評定方法標準28項，工業機器人標準50項，服務機器人標準16項，特種機器人標準8項，醫療機器人7項，電動平衡車4項，編程通信系統集成標準16項等。

從總體來看，國內機器人標準化工作現狀，有如下特點。首先，機器人標準（包括國家標準和行業標準）制修訂工作主要以全國專業標準化技術委員會為主，其他標委員會為輔。其次，已發布的機器人國家標準有20%左右是等同采用國際標準，內容涉及工業機器人詞匯、接口、特性表示、性能測試等。最后，機器人相關的國家標準沒有強制性標準，推薦性國家標準的作用只是為了守住產品、行業的底線，起到對行業基本的規范作用，很難在技術引領、先進方法、創造創新、高質量發展上作出貢獻。

3人形機器人標準化強鏈發展建議

為實現人形機器人的健康、快速發展，建議從以下方面開展標準化工作。

一是加快標準制定步伐、發揮標準引領作用。人形機器人區別于現有機器人的關鍵是其“大腦”“小腦”和“肢體”，建議在現有機器人通用標準的基礎上，加快關鍵技術標準研制部署，如人工智能大模型、腦機接口、機器人肢體、靈巧手、電子皮膚、倫理道德等，形成標準化路線圖。

二是樹立一批人形機器人標準應用發展的帶頭企業。通過組織開展重點標準培訓，加大對先進適用標準的應用推廣和貫標指導，鼓勵企業帶頭實施，依靠標準引導企業駛入發展“快車道”，形成可復制、可推廣、可借鑒的標準先進經驗。

三是完善人形機器人產業標準化工作生態圈。緊扣產業發展需求，健全現有標準化技術組織體系，結合實際組建一批標準化技術組織。優化現有標準化工作流程，提高對先進適用標準的研制與推廣效率。建立健全產業鏈上下游、產業生態各環節標準化技術組織的協作機制，共同推進人形機器人產業重點標準的研制與實施。

四是拓展人形機器人產業標準國際化發展新空間。支持國內人形機器人相關單位深度參與國際電信聯盟、國際標準化組織、國際電工委員會等國際標準化活動。發揮我國超大規模市場優勢，加快顛覆性、創新性技術在我國的先行先試，形成高水平的“中國方案”并推向國際舞臺[3]。鼓勵有想法、有實力的企業牽頭組建人形機器人全球性技術標準聯盟，以標準“走出去”的方式加速國際國內深度合作。