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解读“中国制造2025”机器人领域技术路线图之机器人标准制定
2016-02-02    来源:机器人产业杂志    发布者:王继宏
  《中国制造2025》明确提出了我国实施制造强国战略的第一个十年的行动计划,将“高档数控机床和机器人”作为大力推动的重点领域之一,提出机器人产业的发展要“围绕汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工、化工、轻工等工业机器人应用以及医疗健康、家庭服务、教育娱乐等服务机器人应用的需求,积极研发新产品,促进机器人标准化、模块化发展,扩大市场应用”。

  《<中国制造2025>重点领域技术路线图(2015版)》提出“加强机器人基础共性标准、关键技术标准和重点应用标准的研究制定,积极参与国际标准化工作”。根据标准制定方法综合分析,机器人标准制定工作主要包括:研究国内国际机器人标准、确认国内机器人标准体系和制定相关标准、建立合理的国内机器人标准化组织、积极参与国际标准的制定四个方面。

  梳理国内国际标准现状

  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(见表1)。

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  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然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,亦有望成为未来的国家或国际标准。

  确认国内标准体系和制定相关标准

  建立相对完善的机器人标准体系

  机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的智能装备,它是由各类机械部件、各种传感器部件、驱动部件、能源部件、控制部件组成的装备,并在一定工作环境下实现其各种应用。由此机器人的标准框架应该由基础类、整机类、部件类及应用和系统类四大块标准组成(见图1)。

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  标准制定的步骤和目标

  标准的制定分为7个阶段,即调研、标准分析和评估工作计划、申请和立项 、标准编制、征求意见、审查、备案发布。

  按《国家智能制造标准体系建设指南》(征求意见稿)要求到2020 年,机器人基础通用标准和关键核心标准基本研制完成,初步建立机器人标准体系。

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  建立合理的国内机器人标准化组织

  国际三大标准化组织

  目前国际标准化组织有ISO(国际标准化组织)、IEC(国际电工委员会)和ITU(国际电信联盟),其中ISO的主要活动是制定国际标准,协调世界范围内的标准化工作,组织各成员国和技术委员会进行情报交流,以及与其他国际性组织进行合作,共同研究有关标准化问题;IEC(国际电工委员会)主要致力于电工领域的标准化工作;ITU(国际电信联盟)主要致力于电信领域的标准化工作,其中,与机器人标准相关的是ISO组织和IEC组织。

  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 andcharacteristics)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 medicaldevices 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)进行研究和讨论,如机器人模块化研究组(见图2)。

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  随着机器人技术的发展,IEC在2013年10月成立SG7机器人战略工作规划组,主要是研究IEC内部针对机器人技术是否要设立相应的标准化组织,该战略工作规划组于2015年年初完成工作报告, IEC根据该工作报告在IEC内部成立了相关的机器人顾问委员会(AC),并提议ISO也成立相应的顾问委员会,来协调两个组织的机器人相关标准工作。IEC组织基本框架见图3。

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  国内标准工作机构及与国际组织的对口关系

  目前国内开展机器人标准工作的机构有自动化与集成标准化委员会、全国家用电器标准化技术委员会和全国特种作业机器人标准化工作组,其中自动化与集成标准化委员会下设的机器人与机器人相关设备分技术委员会(SAC/TC159/SC2)主要负责制定工业机器人标准、全国家用电器标准化技术委员会(SAC/TC46)主要负责制定家用服务机器人标准、全国特种作业机器人标准化工作组(SAC/SWG13)主要负责特种机器人的标准研究和制修订,国内机器人标准化工作机构与国际标准化组织的对应关系和现有工作如图4。

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  从图4可看出,目前国内开展机器人标准化机构与国际组织的对口关系与其承担的工作内容是不合适的,如负责制定家用服务机器人标准的全国家用电器标准化技术委员会(SAC/TC46)对口的是IEC/TC61/TC59和ISO/TC86/SC3/SC5而不是 TC184/SC2(机器人与机器人相关设备分技术委员会)下的WG8(服务机器人工作组)和 WG 10(服务机器人模块化工作组),另外负责工业机器人的自动化与集成标准化委员会/机器人与机器人相关设备分技术委员会(SAC/TC159/SC2)对口的是TC184/SC2(机器人与机器人相关设备分技术委员会),但其只负责工业机器人标准化工作,而国内缺少与工业机器人以外的标准化工作对口的标准化工作机构,这样从标准化组织路线上看,目前国内机器人标准化组织不利于机器人标准化工作的全面展开和顺利进行。

  建立合理的国内机器人标准化组织

  根据图1所示机器人标准框架,应在国家标准化管理委员会的领导下,设立国家机器人标准总体组,由机器人秘书处具体负责总体组的日常工作。总体组根据标准化工作的需要下设项目组,项目组的设立应考虑与ISO TC184/SC2(机器人与机器人相关设备分技术委员会)下的WG相配合,如可设立基础技术项目组,负责开展机器人基础共性标准的研究和制修订,包括词汇类标准工作,对口WG1;再如,可设立工业整机类项目组,负责开展机器人整机类标准的研究和制修订,对口WG3等。一个项目组可以对口1个WG,也可以由多个项目组对口1个WG。机器人秘书处采取联合秘书处形式,分别由沈阳自动化研究所(以下简称沈自所)和上海电器科学研究院(以下简称上电院)作为秘书长/联合秘书长单位,具体开展秘书处工作,沈自所负责机器人整机和关键部件类标准的相关制修订工作及与之相关的项目组管理协调工作;上电院负责机器人基础和应用类标准的制修订工作及与之相关的项目组管理协调工作,两家轮流保管与国际标准化委员会对口的网页登入账号、密码及国标委平台登入账号、密码。另外还设立由相关行业归口单位、检测机构、研究所、大专院校、制造商专家组成的标准化专家咨询组,负责为国家机器人标准化总体组提供专业技术咨询,图5为设立的国家机器人标准化组织机构图。

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  积极参与国际标准化工作

  高度重视和实质参与技术性贸易措施相关的国际规则和标准制修订,努力实现从国际规则遵守者向制定者和引领者的转变,推动国内机器人产品打入国际市场,使我国机器人企业掌握未来的长远发展、国际市场开拓的主动权。

  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,其中未考虑、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。

  机器人标准化工作的开展,需要整合国内检测机构、研究院所、大专院校、制造企业的专家和技术人员,在国家标准化管理委员会统一领导下,充分利用相关的国际标准化资源,如与ISO TC184/SC2(机器人与机器人相关设备分技术委员会)的联系,再如需要与电器工业协会保持长期密切合作关系,保证与IEC机器人顾问委员会的联系等,通过紧密跟踪和研究国际最新技术的发展和国际最新标准动态,培养一批机器人专业队伍,同时积累相应国际标准化工作经验,为国内的技术标准快速向国际标准转化提供保障。

  国内机器人产业需经过长久发展才有可能在国际标准化舞台上掌握一定的主动权,这需要在标准化工作上做大量的务实的工作。研究现有国际国内标准,建立相对完善的标准框架;建立标准项目组,结合产品设计和实际测试,开展关键技术的讨论及研究;将国内研究成果进行总结,向国际提出成熟提案;参与国际标准化工作,推举有技术有能力的人员参加国际标准工作组或顾问委员会,以提升我国在机器人标准技术工作上的话语权;申请成立国际工作组,号召各国委员会的加入,将研究结果写入国际标准等。

责任编辑:王继宏
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