机器人标准体系国内外对比研究

王雨 徐月 邢超超

【摘要】 首先，阐述了机器人标准化的必要性与重要性，并运用魏尔曼三维体系框架的思想搭建了机器人标准体系框架，该体系提升了标准容量，能够准确定位机器人相关标准;其次，进一步分析了国内外机器人标准化组织及机器人标准化现状;最后，对比分析了我国机器人标准体系存在的不足，并提出了相关举措。该研究有助于加快我国机器人标准制修订步伐，助力机器人产业健康可持续发展。

【关键词】 机器人;魏尔曼三维体系;标准化组织;标准体系;国内外对比

【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2022.01.002

Comparative Research on Robot Standard System at Domestic and Abroad

WANG Yu，XU Yue，XING Chao-chao

（China Automotive Technology and Research Center <Tianjin> Co.，Ltd.，Tianjin 300300，China）

Abstract： Firstly，this article explains the necessity and importance of the robot standard system，using Verman's 3D system framework to complete and build the robot standard system framework，which increases the standard capacity，which can accurately locate robots standards. Secondly，further analyzed the standardization organization of international and domestic robot standardization organizations and robot standardization. Thirdly，compared and analyzed the shortcomings of our robot standard system，and proposed relevant measures. This research will help accelerate the pace of our robot standard formulation and revision，and help the industry's health and continuous development.

Key words：robot;Verman 3D structure model;standardization organization;standard system;domestic and foreign comparison

随着我国“机器换人”战略的提出，机器人产业进入了高速发展阶段，为加强机器人产业的顶层设计，国家发布了《机器人产业发展规划（2016-2020年）》[1]，经过国家与行业政策指引，机器人产业由高速发展进入了高质量发展的新阶段。根据国际机器人联合会（IFR）统计报告中的数据显示，中国拥有全球最大的机器人市场，国内初创企业投融资情况良好，国际机器人巨头也纷纷在华持续投资，体现出中国机器人市场具有良好前景。2018年，工业机器人装机总量占全球总量的38%，2019年，由于汽车市场低迷，装机总量比2018年减少了9%，但仍高于欧洲和美洲装机总量，占全球工业机器人装机总量的30%以上。

随着我国机器人产业的蓬勃发展，新技术、新产品、新业态不断涌现，但由于相关技术标准滞后于产业技术发展、标准体系交叉重叠等问题，扼制了我国机器人产业向高端方向发展。因此，我国应更加重视机器人标准体系的建设工作，用以支撑机器人产品与技术服务能力，提高行业准入门槛，设立企业动态白名单，防止产能过剩。

为推进机器人标准化工作，抢占国际市场，国家标准化管理委员会批准成立了国家标准化总体组和国家机器人技术咨询委员会，并发布了《国家机器人标准体系建设指南》[2]，构建了我国机器人产业标准体系的总体框架，但目前仍存在标准体系分散交叉等问题，尚未形成完整有序的标准体系，需进一步针对机器人标准体系进行系统梳理，与机器人产业发达国家标准体系对比，查找差距和不足，以规范我国机器人产业高端有序发展。

1 我国机器人标准体系建设研究

1.1 机器人标准体系结构分析方法

建立适合我国实际发展的机器人标准体系，是推行机器人标准化工作的重要一环，这将有利于推进技术进步，加强国际合作，提升产品质量。为有效解决机器人标准体系分散交叉问题，本文利用魏尔曼三维机构模型理论[3]，优化我国机器人标准体系。魏尔曼标准体系由标准层次、专业序列、行业门类三个层次构成，三个层次形成的空间曲面构成了机器人标准体系的内容。在三维坐标体系中，每一层次可无限细分，形成完整独立的一维空间体系。基于魏尔曼三维结构模型基础理论，本文借鉴现有相关工业产品标准体系建设思路，结合我国机器人產业特点，提出了我国机器人标准体系构建方法，将机器人标准体系细分为产品维、种类维和技术维三个维度（见图1）。

1）种类维

在种类维度上，按照机器人标准化对象，将其分为基础标准、检测与评定标准、系统集成标准、整机标准与零部件标准。其中，基础标准主要包括词汇、通用技术条件等;检测与评定标准包括可靠性、电磁兼容等;整机标准包括整机性能测试等;零部件标准包括减速器、伺服电机性能测试等;系统集成包括整机协作安全等。

2）产品维

在产品维度上，国际通用定义将机器人分为工业机器人与服务机器人。近些年，我国特种机器人应用逐渐增多，因此，结合我国实际机器人产业发展特征，将机器人分为：工业机器人、服务机器人和特种机器人，其中，医疗机器人、物流机器人等均划分在服务机器人类别中。

3）技术维

在技术维度上，根据机器人应用场景主要为多机协作的特点，将技术层次分为感知层、网络层、应用层三个维度。感知层主要包括先进传感器技术，网络层主要包括网络及接口服务技术，应用层主要包括协作机器人安全技术等。

1.2 机器人三层标准体系框架

结合机器人标准体系结构分析方法的三个层次，将机器人标准体系从种类维进行细分，如图2所示。

2 国内外机器人标准体系现状

2.1 国际机器人标准化组织现状

国际组织中涉及机器人标准化组织有ISO、IEC等。其中，ISO有中央标准化委员会，即机器人技术委员会TC 299，制定了绝大多数机器人及机器人相关标准。目前，TC 299下设6个工作组，覆盖基础、个人护理、工业安全、服务机器人、医疗机器人、模块化领域。

IEC建立了分布型组织，其中机器人标准主要由技术委员会和各领域附属委员会制定，包括IEC/TC 59（家用和类似用途电器性能技术委员会）、IEC/TC 61（家用和类似用途电器安全技术委员会）、IEC/TC 62（医用电气技术委员会）、IEC/TC 116（电动电器工具安全技术委员会）、IEC/TC129（电力机器人标准化技术委员会）等。為解决各技术委员会间的交叉协同问题，IEC建立了机器人应用技术咨询委员会。

2.2 我国机器人标准化组织现状

为进一步解决我国机器人标准化交叉无序的现状，经国家标准化管理委员会批准，成立了国家机器人标准化总体组和专家咨询组。总体组和专家咨询组的成立，有利于统筹发挥内部各技术委员会的资源和优势，为各技术委员会搭建了充分交流合作平台，加强了标准实施效果，有效解决了彼此间信息分享不及时的问题，强化了新型高效的标准化组织机构，对机器人标准化工作进行自上而下的统筹协调，加快推进了机器人标准化工作。目前，总体组共汇集了国内15个技术委员会（见图3），技术领域覆盖了医疗、自动化、机械等。但可以清楚地看到，各个标准化技术委员会在机器人领域的标准化工作边界有待进一步明晰，标准制修订工作仍任重道远。

2.3 国际组织机器人标准体系现状分析

ISO近五年制修订机器人相关标准共12项（见表1），依据产品类别分：服务机器人标准6项，工业机器人标准3项，系统集成标准3项;依据标准种类分：检测技术与评定方法6项，基础标准3项，系统集成标准3项。根据统计数据可以得出，国际化标准组织在服务机器人领域加大标准制修订力度，发布了《服务机器人相关性能测试方法》;在工业机器人领域，重点关注工业机器人的安全性能，发布了《协作机器人安全测试方法》。与ISO的标准全面覆盖不同的是，IEC重点关注家庭服务机器人标准的制修订。IEC近五年共制修订机器人相关标准7项（见表2），均为服务机器人相关标准，其中：检测评定标准5项，基础标准1项，零部件相关标准1项。

2.4 发达国家机器人标准体系现状分析

日本作为机器人产业发达国家，一直主导国际服务机器人产业，近五年，日本工业标准调查会制修订了6项机器人相关标准（见表3），均为服务机器人标准，根据机器人标准体系结构分析方法，均为系统集成标准。可见，随着国际人口老龄化进程的逐步加快，日本等发达国家开始关注服务机器人产业。服务机器人主要应用在医疗、养老、物流等方面，安全问题需要引起足够重视，而标准作为引导产业规范发展的必要条件起着不可或缺的作用。

2.5 我国机器人标准体系现状分析

近五年，在国家标准化管理委员会领导和国家机器人标准化总体组的组织下，通过各技术委员会的努力，我国已发布机器人相关标准83项，标准范围覆盖工业机器人、服务机器人、特种机器人等，标准领域包括基础标准、检测与评定方法标准、整机标准、关键零部件标准、系统集成标准等。表4为近五年我国服务机器人相关标准，共8项，其中，检测与评定方法标准6项，基础标准2项。

3 我国机器人标准体系存在的问题

1）标准体系需进一步完善。目前，我国机器人标准多为电气安全、机械安全、环境可靠性等通用标准，大部分机器人领域尚无专用标准。因此，制订相关专用标准，重点关注服务机器人、特种机器人及工业协作机器人安全领域将对发展机器人新兴技术起到重要作用。

2）标准存在重复交叉现象。机器人作为一个多学科交叉的领域，技术委员会分布在各技术领域，存在彼此沟通不充分、不及时的问题。目前，机器人标准化总体组中相关技术委员会多达15个，工作边界有待进一步明晰。如国家推荐标准中GB/T 12643—2013规定了工业机器人性能规范及试验方法，而国家推荐标准GB/T 20868—2007也规定了性能试验实施规范，具有一定重复性

3）传统标准亟须升级换代。通过梳理我国机器人标准，发现部分传统标准制修订时间较早，尚无替换标准，已不再适合机器人产业高速发展的需要，应加快传统标准替换更新工作。

4）机器人检测与评定方法标准需要补充。部分标准只明确了相关概念和定义，相关测试方法不明确，应深度挖掘机器人相关测试方法，重点关注工业机器人、服务机器人安全协作测试标准的制修订工作。

5）标准制修订工作滞后于技术发展。随着机器人产业的高速发展，相关的机器人技术也在快速发展，但目前我国重点关注工业机器人标准，服务机器人标准尚未完全覆盖，应加快创新机器人产品的标准制修订力度，引导产业规范发展。

6）标准体系过于分散。根据国家机器人标准化总体组发布机器人标准统计数据，我国陆续发布机器人相关标准83项，覆盖工业机器人接口、服务机器人模块化等领域，已深度聚焦相关前沿技术，但标准体系冗余，未能从整体布局考虑，标准所涉及领域之间过于分散。

4 完善我国机器人标准体系建设举措

1）系统梳理国内外现有标准，明确机器人标准化和重点应用领域需求的基础上，对比发现目前我国机器人标准化工作中存在标准缺失问题;在标准的制修订、标准实施应用过程中，逐步调整、补充和完善标准体系。

2）效仿国际标准组织成立专家协同委员会，技术专家源于不同的技术委员会;加大技术委员会准入力度，经研究发现，全国汽车标准化技术委员会（TC 114）未在标准化总体组成员单位中。

3）根据需求梳理急需修订的标准清单，明确需要替换的标准清单，在标准制修订的過程中，需进一步考虑机器人产品的特殊性，与传统通用标准实现进一步区分。

4）借鉴不同工业产品测试方法，标准制修订过程中要扩大起草单位范围，如企业、研究机构、检测机构、高校等。

5）优化机器人标准体系，加强检测与评定方法、基础标准制修订工作，目前多数传统标准缺少明确的试验方法，操作性不强。

6）利用相关平台，做好标准宣贯工作，使得相关新技术企业了解标准的重要性，进而主动参与新产品标准制修订工作。

5 结论

机器人产业在智能制造、工业互联网等新兴发展战略版图中占有重要地位。本文采用魏尔曼三维法设计了机器人标准体系结构，分析了国际、国内机器人标准化组织及标准制修订现状，并指出了现有标准体系的不足，提出了应对相关缺陷的举措，举措的提出有利于确保产业平稳健康发展，对引导产业技术进步有着重要作用。

【参考文献】

[1] 工业和信息化部，发展改革委，财政部.关于印发《机器人产业发展规划（2016-2020年）》的通知[A].2016-3-21.

[2] 四部委印发《国家机器人标准体系建设指南》[J].质量与认证，2017（7）：14.

[3] 许彦鑫，苏伟.基于三维架构的综合标准体系构建与应用[J].航天标准化，2017（3）：8-10+19.

【作者简介】

王雨，1989年出生，男，工程师，硕士，研究方向为智能机器人技术。

徐月，1992年出生，男，工程师，硕士，研究方向为动力电池热失控。

邢超超，1993年出生，男，助理工程师，硕士，研究方向为数据处理。