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机器人相关国际和国家标准研究


机器人相关国际和国家标准研究
0 引言 机器人产业和应用的发展与相关企业标准、行业标准、国家标准和国际标准的制定密 不可分。随着工业机器人产业的发展,我国在工业机器人方面采用 ISO 标准、制定了多项 国家标准, 国内相关的行业和企业也制定了很多相关标准。 而随着服务机器人产业培育和发 展, 国内和国际上针对服务机器人相关标准的制定工作也在不断探讨和深入。 本文主要论述

我国已有的若干机器人相关标准,对国内和国际的标准组织开展的机器人标准研究、制定、 修改和更新等工作进行介绍。 新标准的制定工作可通过国家标准化委员会网站、国际标准化组织(ISO)网站、国际 电工委员会(IEC)网站等获取相关信息。 我国机器人标准制定工作主要由全国自动化系统与集成标准化技术委员会机器人与机 器人装备分技术委员会(SAC/TC159/SC2)承担,机器人国际标准主要由国际标准组织自动 化系统与集成标准化技术委员会机器人与机器人装备分技术委员会 (ISO/TC184/SC2) 承担。

1 机器人国家标准和行业标准
我国机器人标准的制定主要有等效采用相关国际标准和国内相关标准委员会组织编撰 等方式。现有的机器人相关国家标准多针对工业机器人,主要有: ·工业机器人 - 词汇(GB/T 12643-1997) ·工业机器人 - 坐标系和运动命名原则(GB/T 16977-1997) ·工业机器人 - 末端执行器自动更换系统词汇和特定表示(GB/T 17887-1999) ·工业机器人通用技术条件(GB/T 14284-93) ·工业机器人安全规范(GB 11291-1997) ·点焊机器人通用技术条件(GB/T 14238-93) 其中工业机器人 - 词汇、工业机器人 - 坐标系和运动命名原则、工业机器人 - 末端执 行器自动更换系统词汇和特定表示、工业机器人安全规范是等效采用 ISO 国际标准而制定 的国家标准, 工业机器人通用技术条件、 点焊机器人通用技术条件是我国标准化组织针对国 内机器人工业特点而制定的国家标准。 工业机器人 - 词汇(GB/T 12643-1997)定义和解释了工业机器人最常用的术语,包括 通用术语、机械结构术语、几何学和运动学术语、编程和控制术语、性能术语等 几部分。 工业机器人 - 坐标系和运动命名原则 (GB/T 16977-1997) 针对国家标准 GB/T 12643 中 定义的各种工业机器人具体规定了坐标系的构建规则, 以及描述机器人运动的表示方法与命 名原则。 工业机器人 - 末端执行器自动更换系统词汇和特定表示(GB/T 17887-1999)定义了工 业机器人末端执行器自动更换系统的词汇和特性表示等相关术语, 如更换系统的外形和尺寸、 联结中的定向定位、联结力和脱开力、负载特性、工具侧联结组件的工具库接口、工具更换 时间等,对各术语的描述包含符号、单位、定义和说明。 工业机器人安全规范(GB 11291-1997)属于强制执行的国家标准,主要定义了一些安 全相关的名词, 明确了制造环境中机器人及其系统在设计、 制造、 编程、 操作、 安装、 测试、 使用、修理和维护等阶段的安全要求和注意事项,以及相关文档和培训要求。

工业机器人通用技术条件(GB/T 14284-93)明确了工业机器人分类方式,按坐标系类 型、驱动、控制、用途等对工业机器人分类的具体描述,明确了应给出的主要能指标,并规 定了技术要求、试验方法和检验规则等。 点焊机器人通用技术条件(GB/T 14238-93)规定了各种规格点焊机器人的分类方法、 性能要求、技术要求、试验方法、检验规则和项目,以及标志、包装、运输、贮存等要求。 此外,机械行业在工业机器人方面也制定了若干标准,如工业机器人验收规则(JB/T 8896-1999) 、工业机器人型号编制方法( JB/T 8430-96) 、弧焊机器人通用技术条件( JB/T 5065-1991)等。 工业机器人验收规则(JB/T 8896-1999)主要规定了各种用途工业机器人的检验规则和 试验方法,出厂检验(交收检验)和型式检验(例行检验)的项目(如外观、功能、可靠性、 安全、连续运行、噪声、电源适应能力、环境条件、动力源等) 、试验环境条件和检验方法。 工业机器人型号编制方法(JB/T 8430-96)规定了工业环境中使用工业机器人在型号编 制时应遵循的规则和型号字符含义。 弧焊机器人通用技术条件(JB/T 5065-1991)是针对弧焊这一特殊工艺,规定了一般气 体保护焊的弧焊机器人技术要求、试验方法和检验规则等。

2 ISO 机器人国际标准工作进展
ISO 机器人相关的国际标准制定主要由自动化系统与集成标准化技术委员会机器人与 机器人装备分技术委 员 会 (ISO/TC184/SC2)负 责。目 前 ISO/TC184/SC2 主 要 有 WG1、 WG3、 WG7、 WG8、 JWG9 等 几 个 工 作组, 其中 WG1 针对机器人词汇和特性 (Vocabulary and characteristics)相关标准开展工作;WG3 针对机器人工业安全(Industrial safety)相关 标准开展工作;WG7 针对机器人个人护理安全(Personal care safety)相关标准开展工作; WG8 针对服务机器人( Service robots )相关标准开展工作; JWG9 由 ISO/TC184/SC2 和 IEC/SC 62A 共同组成,针对采用机器人技术的医疗设备安全(Safety for medical devices using robotic technology)相关标准开展工作。此外,针对新的机器人标准发展趋势设立了相应的 研究组(SG)来进行研究和讨论,如机器人模块化研究组。目前,ISO/TC184/SC2 已制定和 发布的机器人相关标准和技术报告主要有: ·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) 由于服务机器人的快速发展, 国际标准组织在服务机器人安全、 性能等方面开展了相关 标准研究工作,对机器人词汇等基本标准进行了修订。 由 WG1 工作组针对 ISO 8373 机器人词汇标准开展了修订工作,对机器人的定义进行 了修订, 增加了 Autonomy、 Robotic device、 Service robot、 Personal service robot/Service robot for personal use、Professional service robot/Service robot for professional use、Human-robot interaction/HRI、 User interface、 Collaboration、 Robot cooperation 等新术语。 在 ISO 9787 机 器人坐标系标准中,增加了移动平台的坐标系。 由 WG7 工作组针对个人护理机器人安全开展 ISO13482 国际标准制定, 工作已接近完 成,该标准主要涉及 mobile servant robot、person carrier robot、physical assistance robot 三 类服务机器人系统, 在此基础上, 这三类服务机器人的安全评估和测试方法相关标准也在酝 酿中。 由 WG8 工作组针对服务机器人性能标准开展工作, 主要制定个人护理机器人性能指标 和相关测试方法标准,目前在轮式机器人运动方面开展了较多工作,已讨论了额定速度、障 碍爬越、转弯半径、刹车距离和时间等性能定义和测试方法。此外,该工作组也参与了模块 化机器研究组的一些工作。 由 JWG9 工作组针对医疗诊断和治疗中用于外科手术、康复、成像等方面的机器人和 机器人装置开展相关标准制定工作,并正在机器人自主程度方面形成相关的技术报告。

3 对机器人标准工作的思考与探讨
在未来巨大的机器人市场面前, 我国在机器人技术领域的标准制定工作还有极大地发展 空间,而如何通过标准的制定帮助我国的机器人企业和机器人行业逐步规范、发展、壮大是 一个重要且无法回避的问题。 国外大公司在工业机器人产品方面的先发优势, 使其已占领国内大部分市场份额, 为确 保其市场定位,在国际标准制定中,对于相关工业机器人标准的进一步发展均抱犹疑态度, 因此, 工业机器人国际标准方面实现突破存在极大困难。 但国内巨大的市场对高性价比工业 机器人产品和服务的需求使中国机器人企业有可能在新的市场竞争中脱颖而出。 已有的工业机器人国际标准是多年前综合和兼容发达国家已有国家标准 (美国、 日本等) 、 区域标准(欧盟等)的基础上制定的,其中没有考虑、也无法考虑快速发展的新兴市场现状 和需求。这对中国企业是一个好机会。目前国内相关行业标准并不完善,等效采用国际标准 的国家标准虽在国际标准基础上进行了修订, 但仍无法完全满足国内对相关标准的需求。 中 国机器人企业和机器人科研单位应共同合作, 针对中国市场和经济发展需求积极制定切实可 行的机器人相关国家标准,满足国内需求,促进机器人产业发展,并积极将中国标准推向世 界。 服务机器人所涉及的应用领域广泛, 相关市场还处于培育发展期, 缺乏相关国内和国际 标准,标准制定工作亟待深入探讨和加强。因此,在服务机器人领域,只要采用适当的技术 开发出切实满足特定市场需求的产品, 其产业的发展空间是巨大的, 亦望成为未来的国家或 国际标准。 然而,我国的机器人产业基础还相对薄弱,部分关键机械部件和核心元器件还需进口, 制约着国内机器人企业的快速发展。 在巨大的市场面前, 国内以机器人系统集成为主的企业

较多,以自主知识产权机器人产品为主的企业还需扶持发展,且市场竞争面临极大压力。机 器人相关国际、国内标准的制定需要国内更多公司、科研单位的专家更加积极地、长期地、 持续地支持和参与。 非一蹴而就, 建议国家从长远角度可以考虑在政策上对相关企业和专家 给予长期支持。 通过多方共同努力,形成强大的国内机器人产业基础、巨大的国内机器人市场和完备 的机器人国家标准体系, 这将为中国主导的国际标准制定创造机遇, 使我国机器人企业掌握 未来长远发展、国际市场开拓的主动权。

4 总结
我国已成为工业机器人产品的重要市场, 未来也必将是服务机器人应用的重要市场, 合 理地规划和制定机器人国家标准必将推动我国机器人产业背靠国内市场快速发展, 并在发展 中促进国家标准的国际化,为我国机器人产业拓展国际市场奠定基础。

参考文献 1. GB/T 12643-1997 工业机器人 - 词汇 . 2. GB/T 16977-1997 工业机器人 - 坐标系和运动命名原则 . 3. GB/T 17887-1999 工业机器人 - 末端执行器自动更换系统词汇和特定表示 . 4. GB/T 14284-93 工业机器人通用技术条件 . 5. GB 11291-1997 工业机器人安全规范 . 6. GB/T 14238-93 点焊机器人通用技术条件 . 7. JB/T 8896-1999 工业机器人验收规则 . 8. JB/T 8430-96 工业机器人型号编制方法 . 9. JB/T 5065-1991 弧焊机器人通用技术条件 . 10. Moon S. International Standardization Activities for Robots. Personal Care Robotics Workshop, Bristol, UK, June 24, 2013.


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