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我国机器人标准化工作现状

发布时间: 2017-11-10 10:11:59 来源:新战略机器人网

核心提示: 促进IEC和ISO在机器人技术方面的协作;解决标准重复问题,提出避免未来IEC和ISO内部及之间工作重复的程序;与IEC合格评定局(Conformity Assessment Board, CAB)紧密协作。

在市场国际化和经济全球化深入发展的今天,标准作为经济和社会活动的主要技术依据,已成为衡量国家或地区技术发展水平的重要标志、产品进入市场的基本准则、企业市场竞争力的具体体现。机器人标准的先进与完善,关系到产业的健康发展、以及产品国际市场竞争力的强弱。因此,机器人标准化工作受到了各国政府的高度重视,我国在机器人标准化工作方面也取得了良好的进展。

4.1国际机器人标准化工作现状

4.1.1国际机器人标准化组织工作现状

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(International Organization for Standardization,ISO)、国际电工委员会(International Electrotechnical Commission,IEC)。

1)ISO

ISO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,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8个工作组,工作组名称和工作内容为:

ISO/TC299 /WG1:词汇和特性。该工作组修订了机器人词汇,定义了与机器人相关的新词汇,如服务机器人、医疗机器人、自治程度等,正在制定移动服务机器人词汇标准。

ISO/TC299/WG2:个人护理机器人安全。完成了服务机器人领域第一个安全标准——ISO 13482:2014 《个人护理机器人的安全要求》。此标准涉及电动平衡车、外骨骼机器人、 移动机器人等服务机器人产品。现在工作组正在制定进行与个人护理机器人安全相关的测试方法和指导性文件的编写。

ISO/TC299/WG3:工业安全。目前,工业机器人的标准已经比较完善,本体安全与集成安全的标准已经修订完成。

ISO/TC299/WG4:服务机器人。正在制定服务机器人性能及相关测试方法的系列标准,包括移动机器人及导航等。

ISO/TC299 /JWG5:应用机器人技术的医疗设备的安全

ISO/TC299 /JWG35:ISO/TC299和IEC/ TC 62联合:医疗手术机器人。

ISO/TC299 /JWG36:ISO/TC299和IEC/TC 62联合:医疗康复机器人。

ISO/TC299 /JWG5,ISO/TC299 /JWG35,ISO/TC299 /JWG36正在进行包括应用机器人技术的医疗设备安全自治程度指南,手术机器人和康复机器人的基本安全要求和性能的特殊要求的制定。

ISOTC299/WG6:服务机器人的模块化。正在进行服务机器人模块化软硬件系列标准的制定。中国一直是这项工作的倡导者和主导者。

截止2017年8月,ISO/TC299发布的国际标准(ISO)和指导性技术文件(TR)有16项,内容涉及机器人词汇、安全与测试方法、接口等方面,2012年后,发布了3项与服务机器人相关的标准。总之,ISO/TC299研究的热点集中在工业机器人安全标准完善,服务机器人标准安全与测试方法的开发与研制。ISO制定的机器人标准及相关标准见附表A.1。

2)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。标准化工作主要由IEC/TC59、IEC/TC61、IEC/TC62、IEC/TC116技术委员会承担。

IEC/TC59:家用和类似用途电器性能(Performance of Household and Similar Electrical Appliances)技术委员会。负责制定家用和类似用途电器(包括商用电器)性能测试方法方面的国际标准,包括使用性能、分类、易用性、人体工效学等方面的特性。

IEC/TC61:家用和类似用途电器安全(Safety of Household and Similar Electrical Appliances)技术委员会。负责制定家用和类似用途电器安全方面的国际标准。目前已开始逐步在现有安全标准中增加涉及家用和类似用途服务机器人方面的要求,并且正在考虑制定家用和类似用途服务机器人方面的安全标准。

IEC/TC62:医用电气(Electrical equipment in medical practice)技术委员会。主要负责制定医疗器械生产、安装和使用电气设备的一般方面的国际标准,包括应用于健康护理的电气设备,电气系统和软件,以及他们对患者、医生等相关人员和环境产生的影响。

IEC/TC116:电动电器工具安全(Safety of Motor-operated Electric Tools)技术委员会。该技术委员会专注于制定手持式和便携式的电动电气工具和园艺用具的安全标准。

这四个技术委员会都承担了部分类型家用服务机器人的标准制订工作。截至目前,IEC共发布家庭服务机器人国际标准9项,涉及锄草机器人、家用清洁机器人性能、安全等。IEC还发布机器人相关标准7项,涉及机械安全、医疗产品软件设计、工业自动化系统数据交换、家用真空吸尘器性能测试方法等。目前,IEC正在研制的国际标准有5项,主要针对家用和类似用途服务机器人、医疗机器人。IEC标准详见附表A.2。

2015年6月,IEC标准管理局(SMB)同意成立机器人技术应用顾问委员会(Advisory Committee on Applications of Robot Technology,ACART),主要任务包括协调器人技术的共性因素,如术语、符号等;制定指南,提出制定机器人技术相关产品标准的关键因素;促进IEC和ISO在机器人技术方面的协作;解决标准重复问题,提出避免未来IEC和ISO内部及之间工作重复的程序;与IEC合格评定局(Conformity Assessment Board, CAB)紧密协作。

4.1.2发达国家/地区机器人标准化组织工作现状

除上述主要国际标准化组织外,还有一些被国际普遍认可的标准化组织机构,主要有对象管理组织(Object Management Group,OMG)、美国试验与材料协会(American Society for Testing and Materials,ASTM)和美国电气电子工程师学会(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE)。

1)OMG

OMG是一个开放成员的、非盈利性的计算机行业协会,致力于建立程序、系统和业务流程的建模标准以及基于模型的标准制定。Robotics DTF(Domain Task Force)主要任务是通过采用OMG标准加快基于模块组件的机器人系统集成。与机器人相关的标准化工作组包括Robotics Functional Services WG、Infrastructure WG、Modeling for Robotics WG、Robotics Localization Service WG、Robotics Interaction Service Framework WG。已发布机器人交互服务规范(Robotic Interaction Service),机器人本地化服务规范(Robotic Localization Service)和机器人技术组件规范(Robotic Technology Component)。

2)ASTM

美国材料试验协会(ASTM)是美国最老、最大的非盈利性的标准学术团体,不仅研究和制定材料规范和试验方法标准,还制定各种材料、产品、系统、服务项目的特点和性能标准,以及试验方法、程序等标准。目前已发布机器人标准30余条,涉及城市搜救机器人、应急响应机器人、无人机、潜水器术语、接口、性能、测试方法等方面。标准详情见附表A.3。

3)IEEE

IEEE是一个国际性的电子技术与信息科学工程师的协会,是全球最大的非营利性专业技术学会。IEEE标准联盟(Standards Association)有两个工作组目前在开展机器人相关标准项目的研究工作。Robot Map Data Representation WG主要负责移动机器人环境地图数据表达标准工作,正在开展的标准研制项目是“P1873 IEEE Draft Standard for Robot Map Data Representation for Navigation”。Ontologies for Robotics and Automation WG主要负责机器人本体定义标准工作,正在开展的标准研制项目是“1872-2015 IEEE Standard Ontologies for Robotics and Automation”。

除上述标准化组织外,世界各国和地区都非常重视机器人标准化工作。欧盟标准化技术委员会(CEN)以采用ISO标准为主,目前正在研制智能运输系统相关标准(附表A.4)。德国标准化学会(DIN,附表A.5)、韩国标准协会(KSA,附表A.6)在标准制定中,工业机器人和服务机器人标准所占比重相当。美国国家标准学会(ANSI,附表A.7)、日本标准协会(JSA,附表A.8)、英国标准协会(BSI,附表A.9)、法国标准化协会(AFNOR,附表A.10)、俄罗斯(GOST,附表A.11)各自制定的国家标准均以工业机器人为主。另外,各国家的很多行业协会(标准详情见附表A.12),如美国机器人工业协会(RIA)、美国航空航天学会(AIAA)、美国半导体产业学会(SIA)、美国焊接协会(AWS)、欧盟电工执委会(CLC)等,也都非常重视机器人标准化工作,其制定的标准在机器人产业界具有很高的接受度。尤其是德国工程师协会(VDI),发布了20余条自动导引车(AGV)标准(附表A.13),这与德国拥有国际上最先进的AGV技术相符合。文中统计了各个重要标准化组织发布的机器人标准,如图5。


注:图中数据特指机器人标准,不包含相关标准

图5各个重要标准化组织发布的机器人标准情况

4.2我国机器人标准化工作现状

我国目前已发布和正在制定中的机器人及机器人相关的国家标准100余项(详见附录B中的表B.1)。其中基础标准27项,检测评定方法标准22项,零部件标准11项,工业机器人整机标准20项,个人/家用服务机器人整机标准4项,公共服务机器人整机标准0项,特种作业机器人整机标准6项,系统集成标准13项,如图6。已发布的机器人国家标准将近一般是等效采用国际标准,内容涉及工业机器人词汇、接口、特性表示、性能测试等。我国机器人标准的采标情况如图7,可以看出我国机器人的采标率约为46.6%。我国已经上报和正在制定的国家标准计划涉及工业机器人、服务机器人模块化设计、码垛机器人、锄草机器人通用技术条件、家用清洁机器人、特种机器人术语和分类等。


图 6 我国机器人标准分类情况


图7 我国机器人标准采标情况

我国多个标准化相关机构和行业组织已开展了机器人标准化工作。国家层面上,开展机器人标准制定工作的主要以全国专业标准化技术委员会为代表;国家机器人标准化总体组和专家咨询组,负责机器人基础通用、关键共性等相关国家标准制定工作。另外,中国机器人产业联盟、中国电子学会等开展了机器人联盟标准和团体标准研究。

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