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制定家用和类似用途服务机器人安全标准的思考
发表时间:2019-06-24 15:24:12

1、从标准化角度看家用和类似用途服务机器人的含义


当前,机器人领域的标准化工作,包括标准体系构建,以机器人的用途为分类依据的趋势已经形成。国际机器人联合会(IFR)及其他国际标准化组织,通常把机器人分为工业机器人和服务机器人两类;而将服务机器人又分为个人/ 家用服务机器人和专业服务机器人。而在国际电工委员会(IEC)的相关工作和研究中,个人/ 家用服务机器人又被称作家用和类似用途服务机器人。


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家用和类似用途服务机器人中的“家用”二字从服务对象和范围的角度分析,具有以下基本特征:基于家庭环境而设计;适合在家庭环境下使用;以家庭环境下的人员为服务对象(服务对象的数量相对较少);接受服务或操作机器人的家庭人员不需要具备专业知识和专业技能或不需要经过专门培训。


“类似用途”是相对于家庭用途而言的,为便于描述,即其“应用场景”与家用相同。其特征是:基于家庭环境相类似的环境要求而设计;可在与家庭环境类似的如办公室、咖啡馆、教室、酒店、餐厅、食堂、商场或户外场所等环境下使用;以这一环境下的人员为服务对象,且这些人员不需要具备某些专业知识和专业技能或不需要经过专门培训;服务对象可能为数众多,成份多样。如在公共场所使用的某种学习、娱乐机器人。


“类似”的标准化意义还在于:

——对其安全性的要求是一致的,所涵盖的安全要素是相同的,如电气、机械、热与火灾、辐射、网络与信息安全等;


——对其功能和性能上的要求是相近的,所涵盖的功能和性能要素是类似的,如实用性、舒适性、便捷性、可靠性等;


——更重要的是,作为服务对象的人,对“类似用途”服务机器人的认知、感受、使用体验和获得的服务以及这些服务对象对“类似用途”服务机器人的基本要求,和家用服务机器人是相同的。


综上分析,我们可以看出,家用和类似用途服务机器人与现在已经被广泛使用和认可的家用和类似用途电器的概念,在使用范围和适用人群上几乎完全一致。因此,我们可以从另外一个角度来描述家用和类似用途服务机器人的概念,即,应用了机器人技术的家用和类似用途电器。


2、家用和类似用途服务机器人的安全风险评估


基于目前应用和未来功能预期,家用和类似用途服务机器人会日渐深入地参与到我们的日常生活中,并可能扮演越来越重要的角色。


相关研究表明,家用服务机器人因其特殊工作模式可能在本体安全、信息安全和伦理道德等领域引发安全风险。在本体安全风险方面,主要包括了系统功能突发紊乱、用户存在不当使用、系统遭遇非法劫持等方面所引发的诸多风险;在信息安全风险方面,海量个人和家庭信息电子化储存的稳定性以及全息化信息收集诱发目的性窃取等方面的问题尤其值得关注;在伦理道德方面,角色定位中的关系处理,接纳过程中的心理调适以及沟通过程中的情感交流等方面的风险也应该得到高度的重视。


上述风险的成因来自不同层面。首先是任何产品因其工具性而产生的常规风险,主要包括自身可靠性无法完全保证、操作正确性无法完全保证、意外状况无法完全避免等方面;其次是由于功能定位引发的特殊风险,主要来自个体环境的千差万别性、人机动作转换的复杂性、难以完全消除的机械性以及客户需求的无限性;最后是由于智能属性引发的成长风险,主要是指自我决策的不稳定性、自我判断的不准确性、自我成长的不确定性等。


基于以上风险,我们应该加强系统设计与防范,提升其本体安全性,同时创新信息收集与管理,提升其信息安全性,还应加强产品完善与售后,引导人机和谐共存。然而,更重要的一种方式,是通过标准化的手段提升家用和类似用途服务机器人的整体安全性。而通过上述分析,我们也看到,虽然信息安全和伦理道德是机器人安全不可分割的部分,但机器人本体的安全才是最基本和最重要的方面,也是通过标准首先要解决的一个问题。


3、现有国际标准对服务机器人安全的考量

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目前,国际上与机器人相关的标准化组织主要包括国际标准化组织(ISO)、国际电工委员会(IEC)、对象管理组织(OMG)和电气电子工程师学会(IEEE)。


在现有的国际标准中,ISO 13482:2014《机器人与机器人设备—— 个人护理机器人安全要求》(Robots androbotic devices — Safety requirements for personal carerobots),对于其适用范围内的个人护理机器人进行了安全风险分析,并提出了相关安全要求和防护措施。在ISO13482:2014 附录A 中,以表格形式列出了个人护理机器人所产生的安全风险种类、具体风险形式、潜在危害,以及所对应的安全要求和防护措施的条款号。在这个列表中,共涉及20多种方面的安全风险以及80 多种具体的风险形式。而在本标准的第5 章,从固有安全设计、保护措施以及使用信息三个角度提出了针对上述各类风险的具体安全要求和防护措施。


该标准是服务机器人领域一项非常重要的安全国际标准,对于后续制定相关的服务机器人安全标准具有重要的指导意义和借鉴作用。但该标准也存在着一定的局限性,面对种类繁多的服务机器人所出现的纷繁复杂的安全风险问题,虽然提出了较为详细的安全要求和防护措施建议,但是相对缺少具体的试验方法来对产品进行验证。因此,如何在该标准要求的基础上或是在借鉴本标准的基础上设计相应的试验方法,也是未来制定相关机器人安全标准时所要重点考虑的问题。


4、制定家用和类似用途服务机器人安全标准的思考


前文已经说过,我们可以将家用和类似用途服务机器人视为应用了机器人技术的家用和类似用途电器,而家用和类似用途电器的安全由IEC 60335 系列标准进行规定,国内对应的是GB 4706 系列。因此,我们在制定家用和类似用途服务机器人安全标准的时候,应该在IEC 60335 或GB 4706 框架下来设计相应的条款及内容。


按照这样的思路,我们可以将家用和类似用途服务机器人主要的风险集中在以下几个方面:

(1)电击风险。主要考虑充放电过程以及移动过程中接地的可靠性等。涉及章节:第8、13、16、22、27、29 章。


(2)着火及烫伤风险。主要考虑在充放电和使用过程中造成的着火、过热及烫伤等方面问题。涉及章节:第11、19、22、30 章以及附录B。


(3)机械危险。主要考虑机器人工作时对人产生的挥击、握力过大、割伤、刺伤、夹伤等伤害。涉及章节:第20、21、22 章。


(4)移动引起的风险。主要考虑正常运动时的倾倒、制动或转弯性能不好导致的倾倒、所搬运物体倾倒或掉落造成的伤害、撞击人体、跌落等。涉及章节:第20、22 章。


(5)非正常工作。可能包括错误的操作,以及定位导航错误等。涉及章节:第19、22 章。


(6)环境因素风险。指在不同工作环境下受到的影响及对应的防护等。涉及章节:第15、25、31 章。


(7)有害物质和辐射风险。涉及章节:第32 章等。


5、结束语


需要注意的是,IEC 60335 和GB 4706 系列对于家用和类似用途电器的安全方面已经有了非常完备的要求和规定。因此,在制定家用和类似用途服务机器人安全标准时,如果所涉及的安全风险已经被现有要求覆盖,则仅考虑是否有必要进行适用性调整即可,而应该把重点放在现有标准并未涉及的相关风险因素上,补充相应的要求和试验方法。


参考文献

[1] 张亚晨. 从标准化角度探究机器人分类[J]. 家电科技,2016,6.

[2] 阎国华,闫晨. 家庭泛用型智能机器人的安全风险研究[J]. 东北大学学报,2018,5.

[3] 国家机器人标准体系建设指南[S].

[4] ISO 13482:2014 Robots and robotic devices — Safety requirements forpersonal care robots[S] .