機(jī)器人相關(guān)國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)研究

顧冬雷 王碩 王穎

（1南京模擬技術(shù)研究所,南京,210016;2中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所,北京，100190；3北方重工集團(tuán)有限公司盾構(gòu)機(jī)分公司,沈陽(yáng),110141）

0 引言

機(jī)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定密不可分。隨著工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國(guó)在工業(yè)機(jī)器人方面采用ISO標(biāo)準(zhǔn)、制定了多項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)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(jī)器人產(chǎn)業(yè)培育和發(fā)展，國(guó)內(nèi)和國(guó)際上針對(duì)服務(wù)機(jī)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(guó)已有的若干機(jī)器人相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)國(guó)內(nèi)和國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)組織開(kāi)展的機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)研究、制定、修改和更新等工作進(jìn)行介紹。

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

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

1 機(jī)器人國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)的制定主要有等效采用相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)組織編撰等方式。現(xiàn)有的機(jī)器人相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)多針對(duì)工業(yè)機(jī)器人，主要有：

工業(yè)機(jī)器人-詞匯（GB/T 12643-1997）

工業(yè)機(jī)器人-坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)命名原則（GB/T 16977-1997）

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

工業(yè)機(jī)器人通用技術(shù)條件（GB/T 14284-93）

工業(yè)機(jī)器人安全規(guī)范（GB 11291-1997）

點(diǎn)焊機(jī)器人通用技術(shù)條件（GB/T 14238-93）

其中工業(yè)機(jī)器人-詞匯、工業(yè)機(jī)器人-坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)命名原則、工業(yè)機(jī)器人-末端執(zhí)行器自動(dòng)更換系統(tǒng)詞匯和特定表示、工業(yè)機(jī)器人安全規(guī)范是等效采用ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)而制定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)機(jī)器人通用技術(shù)條件、點(diǎn)焊機(jī)器人通用技術(shù)條件是我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化組織針對(duì)國(guó)內(nèi)機(jī)器人工業(yè)特點(diǎn)而制定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

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

工業(yè)機(jī)器人-坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)命名原則（GB/T 16977-1997）針對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12643中定義的各種工業(yè)機(jī)器人具體規(guī)定了坐標(biāo)系的構(gòu)建規(guī)則，以及描述機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的表示方法與命名原則。

工業(yè)機(jī)器人-末端執(zhí)行器自動(dòng)更換系統(tǒng)詞匯和特定表示（GB/T 17887-1999）定義了工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器自動(dòng)更換系統(tǒng)的詞匯和特性表示等相關(guān)術(shù)語(yǔ)，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(kāi)力、負(fù)載特性、工具側(cè)聯(lián)結(jié)組件的工具庫(kù)接口、工具更換時(shí)間等，對(duì)各術(shù)語(yǔ)的描述包含符號(hào)、單位、定義和說(shuō)明。

工業(yè)機(jī)器人安全規(guī)范（GB 11291-1997）屬于強(qiáng)制執(zhí)行的國(guó)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(jī)器人及其系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、制造、編程、操作、安裝、測(cè)試、使用、修理和維護(hù)等階段的安全要求和注意事項(xiàng)，以及相關(guān)文檔和培訓(xùn)要求。

工業(yè)機(jī)器人通用技術(shù)條件（GB/T 14284-93）明確了工業(yè)機(jī)器人分類(lèi)方式，按坐標(biāo)系類(lèi)型、驅(qū)動(dòng)、控制、用途等對(duì)工業(yè)機(jī)器人分類(lèi)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(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則等。

點(diǎn)焊機(jī)器人通用技術(shù)條件（GB/T 14238-93）規(guī)定了各種規(guī)格點(diǎn)焊機(jī)器人的分類(lèi)方法、性能要求、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則和項(xiàng)目，以及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存等要求。

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

工業(yè)機(jī)器人驗(yàn)收規(guī)則（JB/T 8896-1999）主要規(guī)定了各種用途工業(yè)機(jī)器人的檢驗(yàn)規(guī)則和試驗(yàn)方法，出廠檢驗(yàn)（交收檢驗(yàn)）和型式檢驗(yàn)（例行檢驗(yàn)）的項(xiàng)目（如外觀、功能、可靠性、安全、連續(xù)運(yùn)行、噪聲、電源適應(yīng)能力、環(huán)境條件、動(dòng)力源等）、試驗(yàn)環(huán)境條件和檢驗(yàn)方法。

工業(yè)機(jī)器人型號(hào)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(jī)器人在型號(hào)編制時(shí)應(yīng)遵循的規(guī)則和型號(hào)字符含義。

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

2 ISO機(jī)器人國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)工作進(jìn)展

ISO機(jī)器人相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定主要由自動(dòng)化系統(tǒng)與集成標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)機(jī)器人與機(jī)器人裝備分技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC184/SC2）負(fù)責(zé)。目前ISO/TC184/SC2主 要 有 WG1、WG3、WG7、WG8、JWG9等 幾 個(gè) 工 作組，其中WG1針對(duì)機(jī)器人詞匯和特性（Vocabulary and characteristics）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展工作；WG3針對(duì)機(jī)器人工業(yè)安全（Industrial safety）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展工作；WG7針對(duì)機(jī)器人個(gè)人護(hù)理安全（Personal care safety）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展工作；WG8針對(duì)服務(wù)機(jī)器人（Service robots）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展工作；JWG9由ISO/TC184/SC2和IEC/SC 62A共同組成，針對(duì)采用機(jī)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(kāi)展工作。此外，針對(duì)新的機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展趨勢(shì)設(shè)立了相應(yīng)的研究組（SG）來(lái)進(jìn)行研究和討論，如機(jī)器人模塊化研究組。目前，ISO/TC184/SC2已制定和發(fā)布的機(jī)器人相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)報(bào)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(jī)器人的快速發(fā)展，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織在服務(wù)機(jī)器人安全、性能等方面開(kāi)展了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究工作，對(duì)機(jī)器人詞匯等基本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂。

由WG1工作組針對(duì)ISO 8373機(jī)器人詞匯標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展了修訂工作，對(duì)機(jī)器人的定義進(jìn)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(yǔ)。在ISO 9787機(jī)器人坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)中，增加了移動(dòng)平臺(tái)的坐標(biāo)系。

由WG7工作組針對(duì)個(gè)人護(hù)理機(jī)器人安全開(kāi)展ISO 13482國(guó)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(lèi)服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，這三類(lèi)服務(wù)機(jī)器人的安全評(píng)估和測(cè)試方法相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也在醞釀中。

由WG8工作組針對(duì)服務(wù)機(jī)器人性能標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展工作，主要制定個(gè)人護(hù)理機(jī)器人性能指標(biāo)和相關(guān)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，目前在輪式機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方面開(kāi)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(chē)距離和時(shí)間等性能定義和測(cè)試方法。此外，該工作組也參與了模塊化機(jī)器研究組的一些工作。

由JWG9工作組針對(duì)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(jī)器人和機(jī)器人裝置開(kāi)展相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定工作，并正在機(jī)器人自主程度方面形成相關(guān)的技術(shù)報(bào)告。

3 對(duì)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)工作的思考與探討

在未來(lái)巨大的機(jī)器人市場(chǎng)面前，我國(guó)在機(jī)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(guò)標(biāo)準(zhǔn)的制定幫助我國(guó)的機(jī)器人企業(yè)和機(jī)器人行業(yè)逐步規(guī)范、發(fā)展、壯大是一個(gè)重要且無(wú)法回避的問(wèn)題。

國(guó)外大公司在工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品方面的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，使其已占領(lǐng)國(guó)內(nèi)大部分市場(chǎng)份額，為確保其市場(chǎng)定位，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定中，對(duì)于相關(guān)工業(yè)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步發(fā)展均抱猶疑態(tài)度，因此，工業(yè)機(jī)器人國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方面實(shí)現(xiàn)突破存在極大困難。但國(guó)內(nèi)巨大的市場(chǎng)對(duì)高性?xún)r(jià)比工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品和服務(wù)的需求使中國(guó)機(jī)器人企業(yè)有可能在新的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。

已有的工業(yè)機(jī)器人國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是多年前綜合和兼容發(fā)達(dá)國(guó)家已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（美國(guó)、日本等）、區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)（歐盟等）的基礎(chǔ)上制定的，其中沒(méi)有考慮、也無(wú)法考慮快速發(fā)展的新興市場(chǎng)現(xiàn)狀和需求。這對(duì)中國(guó)企業(yè)是一個(gè)好機(jī)會(huì)。目前國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并不完善，等效采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)雖在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了修訂，但仍無(wú)法完全滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的需求。中國(guó)機(jī)器人企業(yè)和機(jī)器人科研單位應(yīng)共同合作，針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求積極制定切實(shí)可行的機(jī)器人相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)需求，促進(jìn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并積極將中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)推向世界。

服務(wù)機(jī)器人所涉及的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，相關(guān)市場(chǎng)還處于培育發(fā)展期，缺乏相關(guān)國(guó)內(nèi)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)制定工作亟待深入探討和加強(qiáng)。因此，在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域，只要采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)開(kāi)發(fā)出切實(shí)滿(mǎn)足特定市場(chǎng)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(lái)的國(guó)家或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

然而，我國(guó)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)還相對(duì)薄弱，部分關(guān)鍵機(jī)械部件和核心元器件還需進(jìn)口，制約著國(guó)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)的快速發(fā)展。在巨大的市場(chǎng)面前，國(guó)內(nèi)以機(jī)器人系統(tǒng)集成為主的企業(yè)較多，以自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)機(jī)器人產(chǎn)品為主的企業(yè)還需扶持發(fā)展，且市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)面臨極大壓力。機(jī)器人相關(guān)國(guó)際、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的制定需要國(guó)內(nèi)更多公司、科研單位的專(zhuān)家更加積極地、長(zhǎng)期地、持續(xù)地支持和參與。非一蹴而就，建議國(guó)家從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度可以考慮在政策上對(duì)相關(guān)企業(yè)和專(zhuān)家給予長(zhǎng)期支持。

通過(guò)多方共同努力，形成強(qiáng)大的國(guó)內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、巨大的國(guó)內(nèi)機(jī)器人市場(chǎng)和完備的機(jī)器人國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)體系，這將為中國(guó)主導(dǎo)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定創(chuàng)造機(jī)遇，使我國(guó)機(jī)器人企業(yè)掌握未來(lái)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展、國(guó)際市場(chǎng)開(kāi)拓的主動(dòng)權(quán)。

4 總結(jié)

我國(guó)已成為工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品的重要市場(chǎng)，未來(lái)也必將是服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用的重要市場(chǎng)，合理地規(guī)劃和制定機(jī)器人國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)必將推動(dòng)我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)背靠國(guó)內(nèi)市場(chǎng)快速發(fā)展，并在發(fā)展中促進(jìn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際化，為我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)拓展國(guó)際市場(chǎng)奠定基礎(chǔ)。

1. GB/T 12643-1997 工業(yè)機(jī)器人-詞匯.

2. GB/T 16977-1997 工業(yè)機(jī)器人-坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)命名原則.

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

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

5. GB 11291-1997 工業(yè)機(jī)器人安全規(guī)范.

6. GB/T 14238-93 點(diǎn)焊機(jī)器人通用技術(shù)條件.

7. JB/T 8896-1999工業(yè)機(jī)器人驗(yàn)收規(guī)則.

8. JB/T 8430-96 工業(yè)機(jī)器人型號(hào)編制方法.

9. JB/T 5065-1991 弧焊機(jī)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.