顧冬雷 王碩 王穎

（1南京模擬技術(shù)研究所,南京,210016;2中國科學(xué)院自動化研究所,北京，100190；3北方重工集團有限公司盾構(gòu)機分公司,沈陽,110141）

0 引言

機器人產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用的發(fā)展與相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)的制定密不可分。隨著工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國在工業(yè)機器人方面采用ISO標(biāo)準(zhǔn)、制定了多項國家標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)相關(guān)的行業(yè)和企業(yè)也制定了很多相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。而隨著服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)培育和發(fā)展，國內(nèi)和國際上針對服務(wù)機器人相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作也在不斷探討和深入。本文主要論述我國已有的若干機器人相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對國內(nèi)和國際的標(biāo)準(zhǔn)組織開展的機器人標(biāo)準(zhǔn)研究、制定、修改和更新等工作進行介紹。

新標(biāo)準(zhǔn)的制定工作可通過國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會網(wǎng)站、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）網(wǎng)站、國際電工委員會（IEC）網(wǎng)站等獲取相關(guān)信息。

我國機器人標(biāo)準(zhǔn)制定工作主要由全國自動化系統(tǒng)與集成標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會機器人與機器人裝備分技術(shù)委員會（SAC/TC159/SC2）承擔(dān)，機器人國際標(biāo)準(zhǔn)主要由國際標(biāo)準(zhǔn)組織自動化系統(tǒng)與集成標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會機器人與機器人裝備分技術(shù)委員會（ISO/TC184/SC2）承擔(dān)。

1 機器人國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

我國機器人標(biāo)準(zhǔn)的制定主要有等效采用相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)委員會組織編撰等方式?，F(xiàn)有的機器人相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)多針對工業(yè)機器人，主要有：

工業(yè)機器人-詞匯（GB/T 12643-1997）

工業(yè)機器人-坐標(biāo)系和運動命名原則（GB/T 16977-1997）

工業(yè)機器人-末端執(zhí)行器自動更換系統(tǒng)詞匯和特定表示（GB/T 17887-1999）

工業(yè)機器人通用技術(shù)條件（GB/T 14284-93）

工業(yè)機器人安全規(guī)范（GB 11291-1997）

點焊機器人通用技術(shù)條件（GB/T 14238-93）

其中工業(yè)機器人-詞匯、工業(yè)機器人-坐標(biāo)系和運動命名原則、工業(yè)機器人-末端執(zhí)行器自動更換系統(tǒng)詞匯和特定表示、工業(yè)機器人安全規(guī)范是等效采用ISO國際標(biāo)準(zhǔn)而制定的國家標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)機器人通用技術(shù)條件、點焊機器人通用技術(shù)條件是我國標(biāo)準(zhǔn)化組織針對國內(nèi)機器人工業(yè)特點而制定的國家標(biāo)準(zhǔn)。

工業(yè)機器人-詞匯（GB/T 12643-1997）定義和解釋了工業(yè)機器人最常用的術(shù)語，包括通用術(shù)語、機械結(jié)構(gòu)術(shù)語、幾何學(xué)和運動學(xué)術(shù)語、編程和控制術(shù)語、性能術(shù)語等幾部分。

工業(yè)機器人-坐標(biāo)系和運動命名原則（GB/T 16977-1997）針對國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12643中定義的各種工業(yè)機器人具體規(guī)定了坐標(biāo)系的構(gòu)建規(guī)則，以及描述機器人運動的表示方法與命名原則。

工業(yè)機器人-末端執(zhí)行器自動更換系統(tǒng)詞匯和特定表示（GB/T 17887-1999）定義了工業(yè)機器人末端執(zhí)行器自動更換系統(tǒng)的詞匯和特性表示等相關(guān)術(shù)語，如更換系統(tǒng)的外形和尺寸、聯(lián)結(jié)中的定向定位、聯(lián)結(jié)力和脫開力、負載特性、工具側(cè)聯(lián)結(jié)組件的工具庫接口、工具更換時間等，對各術(shù)語的描述包含符號、單位、定義和說明。

工業(yè)機器人安全規(guī)范（GB 11291-1997）屬于強制執(zhí)行的國家標(biāo)準(zhǔn)，主要定義了一些安全相關(guān)的名詞，明確了制造環(huán)境中機器人及其系統(tǒng)在設(shè)計、制造、編程、操作、安裝、測試、使用、修理和維護等階段的安全要求和注意事項，以及相關(guān)文檔和培訓(xùn)要求。

工業(yè)機器人通用技術(shù)條件（GB/T 14284-93）明確了工業(yè)機器人分類方式，按坐標(biāo)系類型、驅(qū)動、控制、用途等對工業(yè)機器人分類的具體描述，明確了應(yīng)給出的主要性能指標(biāo)，并規(guī)定了技術(shù)要求、試驗方法和檢驗規(guī)則等。

點焊機器人通用技術(shù)條件（GB/T 14238-93）規(guī)定了各種規(guī)格點焊機器人的分類方法、性能要求、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則和項目，以及標(biāo)志、包裝、運輸、貯存等要求。

此外，機械行業(yè)在工業(yè)機器人方面也制定了若干標(biāo)準(zhǔn)，如工業(yè)機器人驗收規(guī)則（JB/T 8896-1999）、工業(yè)機器人型號編制方法（JB/T 8430-96）、弧焊機器人通用技術(shù)條件（JB/T 5065-1991）等。

工業(yè)機器人驗收規(guī)則（JB/T 8896-1999）主要規(guī)定了各種用途工業(yè)機器人的檢驗規(guī)則和試驗方法，出廠檢驗（交收檢驗）和型式檢驗（例行檢驗）的項目（如外觀、功能、可靠性、安全、連續(xù)運行、噪聲、電源適應(yīng)能力、環(huán)境條件、動力源等）、試驗環(huán)境條件和檢驗方法。

工業(yè)機器人型號編制方法（JB/T 8430-96）規(guī)定了工業(yè)環(huán)境中使用工業(yè)機器人在型號編制時應(yīng)遵循的規(guī)則和型號字符含義。

弧焊機器人通用技術(shù)條件（JB/T 5065-1991）是針對弧焊這一特殊工藝，規(guī)定了一般氣體保護焊的弧焊機器人技術(shù)要求、試驗方法和檢驗規(guī)則等。

2 ISO機器人國際標(biāo)準(zhǔn)工作進展

ISO機器人相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)制定主要由自動化系統(tǒng)與集成標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會機器人與機器人裝備分技術(shù)委員會（ISO/TC184/SC2）負責(zé)。目前ISO/TC184/SC2主 要 有 WG1、WG3、WG7、WG8、JWG9等 幾 個 工 作組，其中WG1針對機器人詞匯和特性（Vocabulary and characteristics）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開展工作；WG3針對機器人工業(yè)安全（Industrial safety）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開展工作；WG7針對機器人個人護理安全（Personal care safety）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開展工作；WG8針對服務(wù)機器人（Service robots）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開展工作；JWG9由ISO/TC184/SC2和IEC/SC 62A共同組成，針對采用機器人技術(shù)的醫(yī)療設(shè)備安全（Safety for medical devices using robotic technology）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開展工作。此外，針對新的機器人標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展趨勢設(shè)立了相應(yīng)的研究組（SG）來進行研究和討論，如機器人模塊化研究組。目前，ISO/TC184/SC2已制定和發(fā)布的機器人相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)報告主要有：

Robots and robotic devices -Vocabulary(ISO 8373:2012)

Manipulating industrial robots -Performance criteria and related test methods(ISO 9283:1998)

Manipulating industrial robots -Mechanical interfaces-Part 1:Plates(ISO 9409-1:2004)

Manipulating industrial robots -Mechanical interfaces-Part 2:Shafts(ISO 9409-2:2002)

Manipulating industrial robots -Coordinate systems and motion nomenclatures(ISO 9787:1999)

Manipulating industrial robots -Presentation of characteristics(ISO 9946:1999)

Robots and robotic devices -Safety requirements for industrial robots- Part 1: Robots(ISO 10218-1:2011)

Robots and robotic devices -Safety requirements for industrial robots- Part 2: Robot systems and integration(ISO 10218-2:2011)

Manipulating industrial robots -Automatic end effector exchange systems - Vocabulary/presentation of characteristics(ISO 11593:1996)

Manipulating industrial robots -Object handling with grasp-type grippers - Vocabulary and presentation of characteristics(ISO 14539:2000)

Manipulating industrial robots -Informative guide on test equipment and metrology methods of operation for robot performance evaluation in accordance with ISO 9283(ISO/TR 13309:1995)

由于服務(wù)機器人的快速發(fā)展，國際標(biāo)準(zhǔn)組織在服務(wù)機器人安全、性能等方面開展了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究工作，對機器人詞匯等基本標(biāo)準(zhǔn)進行了修訂。

由WG1工作組針對ISO 8373機器人詞匯標(biāo)準(zhǔn)開展了修訂工作，對機器人的定義進行了修訂，增加了 Autonomy、Robotic device、Service robot、Personal service robot/Service robot for personal use、Professional service robot/Service robot for professional use、Humanrobot interaction/HRI、User interface、Collaboration、Robot cooperation等新術(shù)語。在ISO 9787機器人坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)中，增加了移動平臺的坐標(biāo)系。

由WG7工作組針對個人護理機器人安全開展ISO 13482國際標(biāo)準(zhǔn)制定，工作已接近完成，該標(biāo)準(zhǔn)主要涉及mobile servant robot、person carrier robot、physical assistance robot三類服務(wù)機器人系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，這三類服務(wù)機器人的安全評估和測試方法相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也在醞釀中。

由WG8工作組針對服務(wù)機器人性能標(biāo)準(zhǔn)開展工作，主要制定個人護理機器人性能指標(biāo)和相關(guān)測試方法標(biāo)準(zhǔn)，目前在輪式機器人運動方面開展了較多工作，已討論了額定速度、障礙爬越、轉(zhuǎn)彎半徑、剎車距離和時間等性能定義和測試方法。此外，該工作組也參與了模塊化機器研究組的一些工作。

由JWG9工作組針對醫(yī)療診斷和治療中用于外科手術(shù)、康復(fù)、成像等方面的機器人和機器人裝置開展相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定工作，并正在機器人自主程度方面形成相關(guān)的技術(shù)報告。

3 對機器人標(biāo)準(zhǔn)工作的思考與探討

在未來巨大的機器人市場面前，我國在機器人技術(shù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)制定工作還有極大地發(fā)展空間，而如何通過標(biāo)準(zhǔn)的制定幫助我國的機器人企業(yè)和機器人行業(yè)逐步規(guī)范、發(fā)展、壯大是一個重要且無法回避的問題。

國外大公司在工業(yè)機器人產(chǎn)品方面的先發(fā)優(yōu)勢，使其已占領(lǐng)國內(nèi)大部分市場份額，為確保其市場定位，在國際標(biāo)準(zhǔn)制定中，對于相關(guān)工業(yè)機器人標(biāo)準(zhǔn)的進一步發(fā)展均抱猶疑態(tài)度，因此，工業(yè)機器人國際標(biāo)準(zhǔn)方面實現(xiàn)突破存在極大困難。但國內(nèi)巨大的市場對高性價比工業(yè)機器人產(chǎn)品和服務(wù)的需求使中國機器人企業(yè)有可能在新的市場競爭中脫穎而出。

已有的工業(yè)機器人國際標(biāo)準(zhǔn)是多年前綜合和兼容發(fā)達國家已有國家標(biāo)準(zhǔn)（美國、日本等）、區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)（歐盟等）的基礎(chǔ)上制定的，其中沒有考慮、也無法考慮快速發(fā)展的新興市場現(xiàn)狀和需求。這對中國企業(yè)是一個好機會。目前國內(nèi)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并不完善，等效采用國際標(biāo)準(zhǔn)的國家標(biāo)準(zhǔn)雖在國際標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上進行了修訂，但仍無法完全滿足國內(nèi)對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的需求。中國機器人企業(yè)和機器人科研單位應(yīng)共同合作，針對中國市場和經(jīng)濟發(fā)展需求積極制定切實可行的機器人相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，滿足國內(nèi)需求，促進機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并積極將中國標(biāo)準(zhǔn)推向世界。

服務(wù)機器人所涉及的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，相關(guān)市場還處于培育發(fā)展期，缺乏相關(guān)國內(nèi)和國際標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)制定工作亟待深入探討和加強。因此，在服務(wù)機器人領(lǐng)域，只要采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)開發(fā)出切實滿足特定市場需求的產(chǎn)品，其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間是巨大的，亦望成為未來的國家或國際標(biāo)準(zhǔn)。

然而，我國的機器人產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)還相對薄弱，部分關(guān)鍵機械部件和核心元器件還需進口，制約著國內(nèi)機器人企業(yè)的快速發(fā)展。在巨大的市場面前，國內(nèi)以機器人系統(tǒng)集成為主的企業(yè)較多，以自主知識產(chǎn)權(quán)機器人產(chǎn)品為主的企業(yè)還需扶持發(fā)展，且市場競爭面臨極大壓力。機器人相關(guān)國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的制定需要國內(nèi)更多公司、科研單位的專家更加積極地、長期地、持續(xù)地支持和參與。非一蹴而就，建議國家從長遠角度可以考慮在政策上對相關(guān)企業(yè)和專家給予長期支持。

通過多方共同努力，形成強大的國內(nèi)機器人產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、巨大的國內(nèi)機器人市場和完備的機器人國家標(biāo)準(zhǔn)體系，這將為中國主導(dǎo)的國際標(biāo)準(zhǔn)制定創(chuàng)造機遇，使我國機器人企業(yè)掌握未來長遠發(fā)展、國際市場開拓的主動權(quán)。

4 總結(jié)

我國已成為工業(yè)機器人產(chǎn)品的重要市場，未來也必將是服務(wù)機器人應(yīng)用的重要市場，合理地規(guī)劃和制定機器人國家標(biāo)準(zhǔn)必將推動我國機器人產(chǎn)業(yè)背靠國內(nèi)市場快速發(fā)展，并在發(fā)展中促進國家標(biāo)準(zhǔn)的國際化，為我國機器人產(chǎn)業(yè)拓展國際市場奠定基礎(chǔ)。

1. GB/T 12643-1997 工業(yè)機器人-詞匯.

2. GB/T 16977-1997 工業(yè)機器人-坐標(biāo)系和運動命名原則.

3. GB/T 17887-1999 工業(yè)機器人-末端執(zhí)行器自動更換系統(tǒng)詞匯和特定表示.

4. GB/T 14284-93 工業(yè)機器人通用技術(shù)條件.

5. GB 11291-1997 工業(yè)機器人安全規(guī)范.

6. GB/T 14238-93 點焊機器人通用技術(shù)條件.

7. JB/T 8896-1999工業(yè)機器人驗收規(guī)則.

8. JB/T 8430-96 工業(yè)機器人型號編制方法.

9. JB/T 5065-1991 弧焊機器人通用技術(shù)條件.

10. Moon S. International Standardization Activities for Robots. Personal Care Robotics Workshop, Bristol, UK, June 24, 2013.