服务机器人的标准化及标准体系研究

2022-10-31袁致焕刘丽霞刘浩邬学谦朱剑陈远鹏

轻工标准与质量 2022年5期

袁致焕刘丽霞刘浩邬学谦朱剑陈远鹏

（苏州市产品质量监督检验院，江苏苏州 215000）

目前，我国对于服务机器人的需求旺盛，服务机器人产业蓬勃发展，各类新型服务机器人层出不穷。服务机器人产业的健康发展离不开标准的指引，服务机器人领域存在着标准交叉重复，标准更新跟不上技术发展等诸多问题，因而对于服务机器人标准体系建设显得尤为重要，标准体系建设完成之后，我们可以对服务机器人标准进行进一步的梳理、查漏等工作。

1 服务机器人标准化现状

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，总体组负责拟定相关国家标准制定，国际标准化和标准应用实施工作。总体组汇集了国内相关16 个国家专业标准化技术委员会、4 个行业组织、19 个研究院校和17 家企业代表。

总体组秘书处由中国科学院沈阳自动化研究所和上海电科院共同承担。其中，中国科学院沈阳自动化研究所负责秘书处全面工作，上海电科院负责与机器人检测和认证相关的工作。

我国机器人标准化工作取得了积极进展，大部分的机器人国际标准都已经被采用为国家标准。工业机器人的相关标准已经日趋完善，市场成熟的服务机器人也都有相应的国家标准，我国机器人标准化工作对机器人生产研发起到了相当大的指导与促进作用，同时也存在以下几方面的问题：

（1）机器人标准交叉重复现象严重。机器人相关标委会需要进一步明确机器人领域的标准化工作边界，并建立一套流程机制来避免未来机器人标准化工作中的交叉重复现象。

（2）需要进一步修订更新传统类别机器人标准。传统类别的机器人标准普遍年代比较久远，标准里面的条款显然已经跟不上快速迭代更新的机器人技术，标准的修订更新迫在眉睫。

（3）急需制定新兴机器人品类的相关标准。目前机器人品类层出不穷，除了已经拥有成熟技术的一些机器人品类，擦窗机器人、送餐机器人、无人机、手术机器人等新兴机器人品类都已经进入到社会的各个领域，相应的产品标准还没有能够及时制定。

目前，与机器人相关的国际标准化组织主要包括国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）。ISO 发布的标准主要包括机器人词汇、安全与测试方法等16 项，IEC 则侧重于家用服务机器人的安全和性能、工业机器人的功能安全以及医疗机器人等领域。

2 标准化需求分析

我国的标准化工作得到了政府的高度支持，我国的服务机器人从产业和市场上来说，如今都已经初具规模，这就给服务机器人标准化的工作提出了更高的要求，标准化也将为服务机器人产业的发展提供以下帮助。

2.1 推动服务机器人技术更好发展的动力源泉

我国的服务机器人产业经过多年的发展，已经积累了雄厚的理论和技术基础，而标准的制修订则是将这些重要的成果进行有效的固化。标准将为产业的发展提供技术规范，从而避免不必要的重复劳动。同时，在人工智能、仿生、大数据等新兴领域，也需要积极参与到国际标准化工作当中，打破技术封锁，为我国自主研发高水平的服务机器人标准提供技术基础。

2.2 满足日益提高的服务机器人需求的有效途径

我国拥有庞大的服务机器人的刚需市场，我国正加速进入老龄化社会，面临着劳动力短缺、养老助残等社会问题，机器人无疑是解决这些问题的有效途径。我国将在未来成为最大的服务机器人市场，拥有庞大的用户群体，因而更需要一系列标准对产业进行规范和引导，对标准化工作提出了迫切的需求。

2.3 抢占国际新兴机器人产业制高点的有效手段

服务机器人产业属于新兴产业，科沃斯等企业能够利用这个契机进入到IEC 标准工作组，并积极参与国际标准的制定。标准化工作帮助我国服务机器人企业迅速占据国际领先地位，体现在技术研发、工业设计、品牌运营等多个方面，甚至于实现跨越式发展，在国际标准化舞台上争取更多的话语权。

3 拟建立的标准体系

《国家机器人标准体系建设指南（2017 年）》对于我国的机器人标准体系建设提出了以下要求。第一阶段：到2018 年，初步健全机器人标准体系。第二阶段：到2020 年，建立起较为完善的机器人标准体系[1]。目前，工业机器人的标准体系已经趋于完善，服务机器人产业在江苏乃至全国范围内蓬勃发展，却存在着标准滞后于技术发展，产品分类模糊、定义不明确，现有标准过于简单而无法实施等诸多问题，所以将研究对象定位在服务机器人。主要将完成以下任务：

（1）优化服务机器人标准体系架构；

（2）梳理国内外现有服务机器人标准，提出采标或起草计划；

（3）分析现有服务机器人标准的不足并提出改进意见。

3.1 标准体系框架结构

《国家机器人标准体系建设指南（2017 年）》中已建立机器人大类的标准体系框架，我们对机器人标准体系框架图进行缩减和修改，保留了适用于服务机器人的基础标准、检测评定方法标准、零部件标准，将整机标准中工业机器人和特种机器人的部分删除，将系统集成标准部分删除，增加了现有的服务机器人种类。

服务机器人标准体系采用多层结构，包括类、组、序列，由基础标准、检测方法标准、零部件标准、整机标准四部分构成。其中基础标准是服务机器人标准体系的基石和保障，包括术语与定义、分类、支撑技术、智能化等；零部件标准和整机标准是服务机器人标准体系的主体，包括各类服务机器人及其零部件的产品标准；检测方法标准是在基础标准的基础上形成的对零部件、整机评价的实现手段，包括功能与性能、安全、电磁兼容、环境、可靠性等。

3.2 标准体系建立

服务机器人标准体系框架是由服务机器人标准体系结构向下映射而成，该体系包括：基础标准、检测方法标准、零部件标准、整机标准四部分，服务机器人标准体系框架图如图1所示。

图1 服务机器人标准体系框架

4 标准化工作计划

4.1 标准制修订重点领域

根据“需求导向，急用先行”原则，按照《国家机器人标准体系建设指南（2017 年）》及最新制定的服务机器人标准体系框架，结合市场需求和产业现状，近期拟在基础、检测评定方法、零部件标准及整机等领域开展标准研制工作。

基础标准领域：制订服务机器人分类标准；

检测评定方法标准领域：制订服务机器人信息安全，环境适应性及环境保护标准；

零部件标准领域：制订机器人用线缆标准；

整机标准领域：制订教育、护理等家用服务机器人整机标准。制订银行、巡检、锄草等公共服务机器人整机标准。

4.2 标准制修订计划

国内服务机器人企业代表包括：科沃斯、莱克、美的、穿山甲、南大电子、亿嘉和、宝时得等，苏州质检院邀请这些企业参与到服务机器人标准体系及标准制修订计划的讨论中。主要确立了以下几个方向：

4.2.1 制订服务机器人环境适应性的地方标准

制订该标准主要出于以下几点原因：（1）服务机器人需要应对各种不同环境，极端高温、极端低温、高海拔、高湿度、海水浸泡、沙尘颗粒、暴晒等等，环境适应性的评估是保证产品质量中至关重要的环节。（2）没有产品或方法标准，试验成本高等原因导致小型机器人公司不做环境适应性试验。（3）大型机器人公司都有严格的环境适应性内部测试评估体系，各项测试的标准化也是服务机器人这类产品走向成熟的必然结果。

该标准需要明确以下几点：环境适应性测试的适用机器人类型和环境类别；各个环境适应性试验的试验目的、方式；各个环境适应性试验的试验设备、程序。

4.2.2 制订相关服务机器人的测试方法标准

以锄草机器人为例，锄草机器人在欧美发达国家已经非常普及，在我国还处于起步阶段，但随着城市绿化面积以及人工成本的不断提升，锄草机器人拥有着非常光明的未来，正如几年前的扫地机器人一样，锄草机器人即将迎来爆发式的增长。

制订该标准主要出于以下几点原因：（1）锄草机器人目前并没有国家标准来明确测试的项目及方法。（2）与锄草机器人类似的扫地机器人目前测试方法已经相对成熟，而两类产品又具备诸多相似的地方。（3）目前国内的锄草机器人研发单位急需标准来明确测试方法，提升产品质量。

该标准需要明确以下几点：锄草机器人的术语及定义；性能试验的试验要求及试验方法，包括锄草的覆盖率、效率、能耗等项目。

4.2.3 制订服务机器人的分类的团体标准

考虑到市面上的服务机器人的品类繁多，而且越来越多的机器人具备多种功能，然而如何对服务机器人进行归类迟迟未有定论，因而有必要制订服务机器人的分类标准来规范行业。

目前服务机器人的分类主要包括：家庭服务机器人（清洁机器人、教育娱乐机器人、护理机器人、平衡车等）和公共服务机器人（酒店机器人、送餐机器人、物流机器人、锄草机器人、无人机等）。

该标准需要明确以下几点：服务机器人的大类的区分和小类的细分边界；服务机器人的分类方式（运动要素，实现功能等等）；如何对跨功能型服务机器人进行分类；明确平衡车和无人机的所属类别。