国内外家庭服务机器人标准研究

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1、赵爽1 吴蒙1 陈文龙2 （1、中国家用电器研究院 北京 100053；2、常州进出口商品检验有限公司 常州 213022）摘要： 本文介绍了国内外家庭服务机器人标准的最新进展， 深入分析了服务机器人相关的安全标准和性能测试方法标准， 从而得到了服务机器人产品的安全和 性能测试方法与传统家用电器产品的主要差异， 并在此基础上提出我国家庭服务机器人标准化工作建议。 关键词： 家庭服务机器人； 标准化； 清洁机器人； 安全性能； 测试方法Study of domestic and international standards for household service robotZhao Shu

2、ang1 Wu Meng1 Chen Wenlong2 （1、China household electric appliance research institute Beijing 100053；2、Changzhou import and export commodities inspection Co., Ltd Changzhou 213022）Abstract：This paper introduced the present development of the standardization for household service robots;analyzed the s

3、afety requirements and the performance test methods of household service robots and according to the analytical results, the main differences of safety requirements and the performance test methods between the traditional household electrical appliances and the robots are obtained. Based on these re

4、searches, several advices for the standardization of household service robots in China are given in this paper. Keywords：Household service robot；Standardization；Cleaning robots；Safety；Method for measuring performance1 综述家用服务机器人以其功能强大、 结构灵巧、 使用方便等优点， 逐步走入人们的生活。 与传统 家用电器不同， 服务机器人集各种先进技术与 一身， 在家庭和办公室等人

5、类生活空间中间接 或者直接的为人类提供服务， 因此人们在享受 先进技术带来的便利的同时也对产品的安全性 和功能性提出了更高的要求。标准化是将先进技术转化为生产力的平台， 有助于提高机器人产品质量、 扩大产品市场、 增 强机器人产品的国际竞争力， 国外发达国家和标 准化组织， 如IEC、 欧盟、 日本、 韩国等已经意识 到其重要性， 相继制定或准备制定服务机器人相 关标准。 表1列出了这些机构或国家制定的相关 标准名称。目前， 我国正在开展智能家电移动平台国际 标准化方面的工作， 因此， 积极借鉴国外有价值 的技术标准内容， 将有助于加速我国服务机器人标准化工作进程。 下面， 我们将从安全标准、

6、 性能 标准两个方面， 对已经颁布的家用服务机器人标 准进行详细分析， 为我国机器人标准化工作提供 参考和技术支持。2 家庭服务机器人安全标准分析家用服务机器人属于家用电器产品， 应严格 符合安全规范， 以确保其运行过程中不会对使 用者本身或其财产带来危害， 如火灾、 触电、 机 械危险、 发热等。 表1所列标准中IEC 60335-2-2（Ed 6.0） 、 KSB 6935和KSB 6936 这三项标准 对服务机器人的安全需求做出了规范。IEC 60335-2-2 家用和类似用途电器-安全- 第2-2部分-真空吸尘器和吸水清洁器的特殊要求（Ed 6.0）1是在IEC 60335-1 家用和

7、类似用途电 器-安全-第1部分-通用要求 （Ed5.0）2的基础上， 针对特定产品制定的安全标准。 与IEC 60335-2-2 第5.0版相比， 第6.0版主要增加了机器人产品的安全要求， 如标志说明要求、 基座的温升试验、 移动 部件的机械强度、 控制系统要求、 速度要求等。 IEC 60335-1和IEC 60335-2-2对产品的安全性能提 出了具体的试验指标， 实用性强， 但对家用服务机 器人这种新技术产品来说， 随着技术发展和性能 升级， 这两项标准还有待修改和补充。KSB 6935服务机器人安全总则 和KSB 6936 服务机器人安全指导 主要是针对服务机 器人的设计制造者制定出

8、的安全规范， 并针对设 计过程制定出风险评估流程， 具有很强的概括 性和通用性， 属于管理性标准。 但这两项规范中 并未涉及具体的试验技术指标， 并不能作为产品 安全验证的依据。通过对上述三项安全标准的研究分析， 我们 得到如下三条结论：（1） 在IEC 60335系列标准中， 服务机器属 于无人看管器具、 连续工作器具、 装有遥控设备 的器具、 电池供电器具， 因此应依据这些器具要Standard 标准表1 服务机器人相关标准IEC 60335-2-2家用和类似用途电器-安全-第2-2部 分-真空吸尘器和吸水清洁器的特殊要求 59F_209_CDV: IEC 60312-3 Ed.1.0:家

9、用吸尘器-第3 IEC部分： 家用清洁机器人-干式清洁-性能测试方法IEC 60335-2-107 Ed 1.0:家用和类似用途电器-安全- 第2-107部分： 用于割草机的机器人电池的特殊要求EN 50410： 2008家用和类似电气-安全-装饰性的玩具 机器人的特殊要求EN 60335-2-77家用和类似电气- 安全-第2-77部分： 操作位后置的割草机的特殊要 KS B 6934 家庭清洁机器人性能测试方法 KS B 6935 服务机器人安全总则 KS B 6936 服务机器人安全指导 KS B 6937 服务机器人术语-第1部分： 分类和总体定义 KS B 6938 服务机器人术语-第

10、2部分： 灵活性和智能 KS B 6939 服务机器人灵活性试验方法-第1部分： 基 本规范的确定 KS B 6940 服务机器人灵活性试验方法-第2部分： 稳 定性的确定 KS B 6960 服务机器人电气安全要求 KS B 6961 服务机器人机械强度检测方法-第1部分： 载荷检测 KS B 6962 服务机器人机械强度检测方法-第2部分： 跌落和扭转检测 KS B 6963 服务机器人自动连接性能测试方法 KS B 6964 服务机器人情感表示方法-第1部分： 表述 语言 KS B 6966 服务机器人外形安全要求JIS B 0185:2002 Intel1igent robots -V

11、ocabulary智能 机器人-术语JIS B 0186:2003 Mobile robots-vocabulary可移动机 器人-术语JIS B 0187:2005 Service robot-Vocabulary服务机器 人-术语欧盟韩国日本求进行相应试验。（2） 服务机器人装有安全控制系统， 因此 应进行保护电子电路的硬件可靠性、 软件可靠性 以及电磁兼容性试验。 IEC 60335-1中， 第19章非 正常工作 （结合附录Q电子电路评估试验程序、 附录R软件评估） 规定了具体的试验程序。（3） 服务机器人功能特殊， 因此要依据其 功能性制定安全要求。 比如对于机器人的移动性 和智能性，

12、 要增加正常停止、 非正常停止、 移动速 度、 颠倒、 坠落等方面的安全规范， 对于机器人 的亲和性， 要增加人体工程学方面的安全规范。 可在具体产品的安全特殊要求中对这些安全性 能做出规定。3家庭服务机器人性能标准分析清 洁机器人性能测试方法不同功能的机器人产品， 性能要求也会不 同， 因此应依据产品的具体功能和特性制定性 能测试方法标准。 目前， 在众多类型的家庭服 务机器人中， 清洁机器人已逐步走入千家万户，成为市场主流产品。 从表1所列的标准中也可 以看出， 已经颁布的机器人性能测试方法标准（IEC 60312-3 Ed.1.0、 KS B 6934） 多是针对清洁机器人的， 因此，

13、我们将重点研究家用清洁 机器人的性能测试方法标准 （即： IEC 60312-3 Ed.1.03） 。依据清洁机器人的功能特点， 可以将其性能 测试方法标准分成两个相对独立的部分， 即： 自 动吸尘性能测试方法和智能化性能测试方法。清洁机器人的自动吸尘性能测试方法标 准部分采用了普通吸尘器性能测试方法（IEC 60312-1 家用真空吸尘器性能测试方法4） ， 但存在部分差异， 主要体现在：（1） 自动吸尘功能需要具有感知外界环境 的能力， 因此性能测试方法充分考虑机器人的工 作环境， 如光线条件、 清洁地面的室内设置等。（2） 自动吸尘功能应具有稳定性和可重复 性， 不同的起始位置不应该影响

14、机器人的清洁性 能， 因此在试验中， 根据不同情况设置多个起始 位置， 以确定吸尘性能的稳定性。清洁机器人智能化试验主要涉及两个方面： 自动导航覆盖试验、 平均速度测试试验。自动导航覆盖试验其目的是在设定的试验 房间内， 得出机器人覆盖率随时间的变化关系， 采用视觉追踪系统 （VTS） ， 通过像素分析法对 机器人的覆盖率进行分析。平均速率测试试验是通过测量， 运用 “速度 运动模式” 计算出机器人的平移速率， 在试验床 的速度测量试验区域， 从VTS追踪结果中得到机 器人的直线运动速率。IEC 60312-3中仅涉及了 上述两项智能化性能 测试方法， 事实上， 对于清洁机器人来说， 仅用两

15、种测试方法来评价其智能特性是远远不够的， 随 着产品性能的提升以及标准的完善， 将会出现更 多的测试方法来衡量清洁机器人的智能化特性。4 我国家庭服务机器人标准化现状及 建议4.1 我国家庭服务机器人标准化现状机器人作为家用电器未来发展的重要领域 之一。 针对这一新兴领域各国争夺占领国际标准 制高点的激烈竞争， 我国审时度势， 结合本国的技术和产品， 在第74届IEC大会上， 提出了 家 用和类似用途智能移动机器人平台性能评估方 法 的国际标准提案。 该NP提案已顺利通过， 并成立IEC/TC59/WG16工作组， 由我国担任召 集人， 使我国在智能机器人领域的国际标准化 工作方面占据了主动权

16、。 该提案覆盖了未来所有 搭载该平台的家用机器人的通用性能， 将会为 我国家电产业未来的发展带来巨大的效益， 并 对我国家电行业的发展产生深远的影响。在服务机器人产品性能方面， 尽管不同功能 的机器人产品， 性能要求不同， 但多数服务机器 人具有一定的共性技术要求。 我国标准化专家将 一些基于共同特征的智能移动机器人平台的共性 性能测试方法提炼出来， 提出的 家用和类似用 途智能移动机器人平台的性能评估方法 的国际 提案涉及到以下内容： 机器人的测试条件， 包括单位制、 机器人 配置、 试验前预备、 运行和环境条件、 试验设备、 试验负载、 试验速度等方面的规定； 机器人的位置特性， 包括位置精度、 距离精 度、 位置可重复性、 背离角度等方面的测试要求； 机器人的执行能力， 包括移动能力、 躲避 障碍物的能力、 连续运行能力、 运输能力、 待机 功耗等方面的要求； 智能性， 包括返回基站充电、 路径规划等 方面的测试； 其他， 如噪声、 粘附垂直面等