机器人产业标准发展现状

杨学志 余娴 葛耀谋

当前，以互联网、大数据、人工智能为代表的新一代信息技术与制造业加速融合，以机器人为代表的新技术、新产品、新生产方式大量涌现，成为新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力。产业的健康发展离不开标准的指引，当今世界，标准化水平已成为各国各地区核心竞争力的基本要素。本文着重分析了国际和国内机器人标准化现状，展示了机器人产业标准发展状况。

机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。中国作为全球最大的机器人市场，需求旺盛。政策支持和市场需求共同推动着中国机器人产业快速发展。机器人产业的健康发展离不开标准的指引，当今世界，标准化水平已成为各国各地区核心竞争力的基本要素。机器人标准化工作受到了各国政府的高度重视，发达国家凭借强大的技术创新优势，不遗余力主导国际标准的制定。各国在机器人产业领域的竞争不仅仅是技术和市场的竞争，更是机器人标准的竞争。

机器人概述

机器人的定义

国际标准化组织（ISO）对机器人的定义如下：机器人是具有两个或两个以上可编程的轴，以及一定程度的自主能力，可在其环境内运动以执行预期任务的执行机构。

机器人分类

根据国际机器人联合会（IFR）的分类，机器人可分为工业机器人和服务机器人。工业机器人根据机械结构的不同，可分为线性机器人、SCARA机器人、并联机器人、多关节机器人、圆柱机器人等类型，广泛应用于搬运/上下料、焊接、喷涂、加工和装配等领域。服务机器人是除工业自动化应用外，能为人类或设备完成有用任务的机器人，主要包括个人/家用服务机器人和专用服务机器人。个人/家用服务机器人是指用于非营利性任务的，一般由非专业人士使用的服务机器人，包括家政服务、教育娱乐、养老助残等类型的机器人。专用服务机器人是用于营利性任务的，一般由培训合格的操作员操作的服务机器人，包括专用清洁机器人、医用机器人、物流机器人、建筑破拆机器人、水下机器人、救援安保机器人、动力人体外骨骼机器人等12种类型的机器人。

机器人标准化现状

国际机器人标准化现状

目前，世界上存在三个最主要的国际标准化组织，即国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）和国际电信联盟（ITU）。其中与机器人相关的主要是国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）。

国际标准化组织ISO

国际标准化组织（International Organization for Standardization）简称ISO，是一个全球性的非政府组织，是世界上最大的国际标准化机构，也是最早进行机器人标准化研究的国际标准化组织。目前，由ISO/TC299承担机器人标准化工作，秘书处为瑞典标准协会，工作范围包括除了军用和玩具之外的所有机器人，工作重心一直在机器人本体方面，工作重点在于安全与性能测试标准。当前，ISO/TC299共有10个工作组，见图2。

截止至2021年1月，ISO/TC299已发布的国际标准（ISO）和指导性技术文件（TR）有23项，见图3。其中机器人术语和特性标准6项，工业机器人标准9项，服务机器人标准8项。工业机器人标准主要面向性能、安全和机械接口;服务机器人标准主要面向服务机器人安全和性能，涉及个人护理机器人和医疗机器人。

国际电工委员会IEC

国际电工委员会（International Electrotechnical Commission）简称IEC，是世界上成立最早的国际性电工标准化机构，负责有关电气工程和电子工程领域中的国际标准化工作。IEC制定的标准主要涉及家用服务机器人的安全和性能、工业机器人的功能安全和医疗机器人等方面。目前，IEC机器人相关标准化工作主要由IEC/TC44、IEC/TC59、IEC/TC61、IEC/TC62、IEC/TC65、IEC/TC100、IEC/TC116、ISO/IEC JTC 1/SC6等技术委员会承担，见图4。

截至目前，IEC共发布机器人国际标准16项，其中服务机器人标准9项，工业机器人标准1项，通用标准6项。服务机器人标准，主要面向服务机器人安全、性能、噪音等，涉及清洁机器人、家用移动机器人、家用锄草机器人、医疗机器人等。工业机器人标准，主要涉及机械电气安全。通用标准涉及信号传输、信息交换、电磁兼容性等。如图5所示。

中国机器人标准化现状

中国机器人标准化组织

2015年9月，国家标准化管理委员会批准成立国家机器人标准化总体组和专家咨询组（以下简称“总体组”）。总体组负责拟定我国机器人标准化战略和推进措施，制定我国机器人标准体系框架，协调我国机器人相关国家标准的技术内容和技术归口，组织开展机器人基础共性、整机、零部件等相关国家标准制定、国际标准化和标准应用实施等工作。总体组汇集了国内15个机器人相关的全国专业标准化技术委员会，详见表1。

中国机器人标准体系框架

现行中国機器人标准体系包括：基础标准、检测评定方法标准、零部件标准、整机标准和系统集成标准五个部分，机器人标准体系框架如图6所示。

基础标准：机器人基础标准包括名词术语与定义、分类、支撑技术和智能化四个部分。

检测评定方法标准：检测评定方法标准包括功能和性能标准、安全标准、电磁兼容标准、环境标准和可靠性标准。通过规范测试项目、测试场地、测试仪器/设备、测试条件、测试步骤、技术指标、评定方法、性能判据、限值等级和报告内容等来实现。

零部件标准：机器人零部件标准包括高精密减速器标准、伺服电机驱动器标准、控制器标准、传感器标准、电池标准和电缆标准等机器人关键零部件标准，用于规范其相关技术规格、品质参数和可靠性等指标，是机器人零部件生产、质量检验、选购验收、使用维护和贸易洽谈的技术依据。

整机标准：机器人整机标准包括工业机器人标准、个人/家用服务机器人标准、公共服务机器人标准和特种机器人标准。用于规范整机的通用要求、技术要求、特殊试验方法、检验规则（抽样、原则）、标签与标志、包装、运输、贮存和使用说明等。

系统集成标准：机器人系统集成标准，包括接口标准、通信标准、数据标准和协作标准等。

中国机器人标准现状

目前，中国机器人相关国家标准和行业标准共224项，其中国家标准193项，行业标准31项。现行已发布的机器人国家标准共150项，包含强制性标准8项，指导性标准2项，推荐性标准140项;即将实施的国家推荐性标准共43项。如图7所示。

工业机器人

目前，我国工业机器人主要国家标准约65项，其中基础标准9项，检测评定标准18项，零部件标准13项，整机标准20项，系统集成标准5项。其中，检测评定标准包括了风险评价、功能性能、机械电气安全、功能安全、信息安全、可靠性和电磁兼容测试标准;零部件标准包括减速器、伺服电机、控制器和传感器;整机标准涵盖焊接机器人、码垛机器人、桁架机器人、激光加工机器人、离线编程式机器人、切割机器人、研磨抛光机器人、分拣机器人、冲压机器人、锻造机器人、复合机器人、装配机器人、喷胶机器人、协作机器人、洁净机器人和并联机器人等类型。

个人/家用服务机器人

目前，我国个人/家用服务机器人国家标准主要涉及教育娱乐机器人、养老助残服务机器人、电动平衡车和公共服务机器人等机器人类型，服务机器人主要国家标准，如表2所示。与工业机器人标准体系相比，服务机器人标准尚不完善，仍需在基础标准、检测评定方法、零部件等方面继续完善。

特种机器人

目前，我国特种机器人相关国家标准主要涉及无人机、水下机器人、物流机器人、农业机器人、康复辅助机器人、电力机器人、搜救机器人等类型，其中以民用无人机标准最为成熟，有21项，水下机器人4项、物流机器人4项、农业机器人3项、建筑机器人2项、康复辅助机器人2项、搜救机器人和电力机器人各1项，如图9所示。可见，我国特种机器人标准发展较不平衡，除民用无人机外，大部分特种机器人标准处于刚刚建立的阶段，存在较大发展空间。

结语

當前，我国机器人产业相关标准无论是从种类，还是数量上都取得了一定突破。在机器人标准日益丰富的同时，亟须做好机器人基础共性及关键技术标准的宣贯工作，在机器人产品及部件的功能、性能、安全性和可靠性评测过程中，开展标准的试验验证，不断提高标准的先进性、适用性，实现机器人标准的产业化落地，全面提升我国机器人产业的核心竞争力。