雷鋒網(wǎng)按：2018 全球人工智能與機器人峰會（CCF-GAIR）在深圳召開，峰會由中國計算機學(xué)會（CCF）主辦，雷鋒網(wǎng)、香港中文大學(xué)（深圳）承辦，得到了深圳市政府的大力指導(dǎo)，是國內(nèi)人工智能和機器人學(xué)術(shù)界、工業(yè)界及投資界三大領(lǐng)域的頂級交流盛會，旨在打造國內(nèi)人工智能領(lǐng)域最具實力的跨界交流合作平臺。

特種機器人作為機器人行業(yè)的一個分支，不同于工業(yè)機器人、公共服務(wù)機器人和個人/家用服務(wù)機器人，其客觀存在技術(shù)門檻高、開發(fā)周期長等現(xiàn)狀，對于特種機器人如何更好地服務(wù)于城市化進程，拓展不同行業(yè)應(yīng)用的問題，香港中文大學(xué)（深圳）機器人與智能制造研究院副院長丁寧在2018 全球人工智能與機器人峰會（CCF-GAIR）機器人應(yīng)用專場發(fā)表了題為《特種機器人標(biāo)準化工作的探索與研究》的大會主題演講，并接受了雷鋒網(wǎng)的專訪。

丁寧表示，標(biāo)準并不是最高要求，事實上它是對某項工作公認的最低要求，例如：保證安全、保證質(zhì)量等?！皬纳鐣恼麄€體系發(fā)展角度講，標(biāo)準可以是作為一種促進社會協(xié)作分工、降低技術(shù)迭代、減少內(nèi)部的消耗、沖突和惡性競爭、保障權(quán)益的科學(xué)工具，是工業(yè)化的產(chǎn)物”。

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，與機器人制定有關(guān)的國際標(biāo)準組織主要有ISO、IEC，其他還有OMG, ASTM, IEEE等，ISO已制定發(fā)布16項相關(guān)標(biāo)準，正在制定12項相關(guān)標(biāo)準，IEC已經(jīng)發(fā)布16項相關(guān)標(biāo)準，正在制定的也有5項，主要針對服務(wù)機器人、家用、家電方向。

我國的機器人標(biāo)準主管部門是中國標(biāo)準化管理委員會SAC，1992年第一個分技術(shù)委員會成立，跟進國際標(biāo)準的推進。2011年服務(wù)機器人和家庭服務(wù)機器人兩個分組成立，2015年1月在科技部、工信部幾個部委的推動下，成立全國特種作業(yè)機器人標(biāo)準化工作組SWG，2015年9月成立國家機器人標(biāo)準化總體組。目前SAC已制定發(fā)布73份標(biāo)準，還有34份標(biāo)準處于定制當(dāng)中。

特種機器人標(biāo)準制定在增長曲線之前

丁寧介紹道，今年6月7日，特種機器人的兩項標(biāo)準正式發(fā)布。之所以說是基礎(chǔ)標(biāo)準，主要是特種機器人的定位、分類、術(shù)語、名詞解釋，屬于非?；A(chǔ)的工作。這兩項標(biāo)準制定工作從2015年7月1日開始算起，到現(xiàn)在剛好三年，全國幾十家科研機構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)和政府檢驗檢測機構(gòu)共同參與了制定過程。

 

然而，特種機器人行業(yè)發(fā)展還處于早期階段，如上圖所示，據(jù)中國機器人產(chǎn)業(yè)分析報告2018數(shù)據(jù)，2017年中國機器人市場結(jié)構(gòu)中，工業(yè)機器人占比達61%，服務(wù)機器人占比達28%，特種機器人占比為11%。

按產(chǎn)品生命周期曲線來看，標(biāo)準化工作的最佳時間應(yīng)當(dāng)是在產(chǎn)業(yè)增長期，目前特種機器人還沒有到達增長期，標(biāo)準制定相對產(chǎn)品生命周期是比較早的。

為什么現(xiàn)在就要開始啟動特種機器人標(biāo)準工作？丁寧現(xiàn)場就這張機器人分類與發(fā)展趨勢的圖闡述了特種機器人標(biāo)準制定的重要性。

 行業(yè)普遍共識是，機器人分為四個領(lǐng)域和類別：工業(yè)機器人，專業(yè)服務(wù)機器人（特種機器人）、公共服務(wù)和個人以及家用服務(wù)機器人，其劃分如上圖。丁寧認為，機器人是為行業(yè)服務(wù)的專用裝備，工業(yè)機器人是為制造業(yè)特別是汽車制造業(yè)服務(wù)的，由于當(dāng)前全球整體處于工業(yè)化中后期，工業(yè)制造需求旺盛，使得工業(yè)機器人市場規(guī)模占比最大。雖然特種機器人行業(yè)發(fā)展還處于早期階段，但在我國城市化進程快速推進過程中，大型城市的管理運營的各行各業(yè)需要機器人等行業(yè)智能裝備提供高效服務(wù)，各類基礎(chǔ)設(shè)施已開始由大規(guī)模建設(shè)階段進入維護管養(yǎng)以及退役階段需要特種機器人承擔(dān)急難險重的任務(wù)，國土疆域需要勘測防衛(wèi)，海洋、極地與地外位置領(lǐng)域擴展探索需要極限機器人替代人類前往未知地域。因此，未來國家發(fā)展將對特種機器人產(chǎn)生迫切的需求，當(dāng)社會發(fā)展至以智慧城市為主要特征的下一個階段，各類為行業(yè)服務(wù)的專用特種機器人裝備也將發(fā)展甚至超過現(xiàn)在工業(yè)機器人的市場規(guī)模。

丁寧表示，特種機器人當(dāng)前處于技術(shù)非標(biāo)化、應(yīng)用碎片化、技術(shù)門檻高、投資回報周期長的行業(yè)發(fā)展初期階段，未形成系統(tǒng)化理論與核心部件，但國內(nèi)外處于同一起跑線，在各個技術(shù)層面在未來都有很大的發(fā)展空間；未來各行業(yè)的專用裝備將逐步具備機器人屬性，有些行業(yè)發(fā)展較快，標(biāo)準化工作宜提前布局。我國政府對特種機器人方向非常重視并著手提前做布局，在科技部、衛(wèi)生部、認監(jiān)委、市場監(jiān)督總局等部委的支持下，設(shè)立了全國特種機器人標(biāo)準化工作組SAC/SWG13，有效的組織和規(guī)范讓這個產(chǎn)業(yè)更加健康發(fā)展。

從技術(shù)層面，特種機器人標(biāo)準化工作與基礎(chǔ)理論研究、共性技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品開發(fā)協(xié)同發(fā)展有助于宏觀降本。從全球戰(zhàn)略角度，將特種機器人技術(shù)發(fā)展、標(biāo)準化研究與智慧城市規(guī)劃、建設(shè)與標(biāo)準化工作的深入融合，有助于形成我國在特種機器人領(lǐng)域的全球引領(lǐng)地位。

特種機器人發(fā)展理念——共存、共融、共生

正是由于目前特種機器人仍處于產(chǎn)業(yè)早期階段，政府從上而下大力推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，特種機器人領(lǐng)域仍有相當(dāng)大的潛力可挖，將來可能出現(xiàn)具有領(lǐng)導(dǎo)地位的企業(yè)。數(shù)據(jù)顯示，目前機器人領(lǐng)域的投資僅有約2%在特種機器人領(lǐng)域，相對于特種機器人11%的市場份額，搶占先發(fā)優(yōu)勢或許是投資公司和產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)應(yīng)該盡早布局的事情。

以特種機器人的典型應(yīng)用場景——城市大型基礎(chǔ)設(shè)施維護檢修來看，全國橋梁有120萬座，地下管網(wǎng)192萬公里，各類電力和通信鐵塔400萬座，輸電線路170萬35kV以上，現(xiàn)在大都是由工人在一線作業(yè)，這些危險的運維工作都可以用特種機器人來替代，從而實現(xiàn)企業(yè)降本增效等目的。同時，這些領(lǐng)域的市場規(guī)模也是巨大的。

丁寧表示，“共存、共融、共生”，是構(gòu)建機器人、城市、人的共生關(guān)系的機器人設(shè)計理念。為城市服務(wù)，就要融入城市這個生態(tài)系統(tǒng)的各個層面，不僅僅是技術(shù)層面機器人產(chǎn)品與各個系統(tǒng)對接工程，還需要經(jīng)濟層面符合市場規(guī)律。這就要求首先要解決機器人長期自主生存能力，實現(xiàn)自主能源供給、獲取與管理的標(biāo)準接口、高帶寬實時通信與 交互系統(tǒng)的標(biāo)準化，還有植物型向動物型設(shè)備進化、可回收子系統(tǒng)、可替換模塊化部件技術(shù)等，同時實現(xiàn)“機器人人因工程 ”，要把機器人當(dāng)“人”看。讓機器人能夠自主生存的目的是為了減少社會總成本的投入，使得機器人不需要太多的人力和其他資源的投入，這就涉及到機器人工作空間、作業(yè)環(huán)境的標(biāo)準化等問題。例如，地下綜合管廊的巡檢問題，在管廊設(shè)計之初預(yù)留軌道，則可很方便地低成本地設(shè)計在軌移動機器人實現(xiàn)自主巡檢。那么這一方案已在各地試用，而其他領(lǐng)域，也可在設(shè)計、建設(shè)階段就考慮未來智能運維裝備的工作空間問題，并形成標(biāo)準；

其次是再實現(xiàn)機器人的自主作業(yè)能力，重點實現(xiàn)體力，也就是移動能力+作業(yè)能力。包括針對急/難/險/重的場景與任務(wù)，作為載體在特殊場景的移動、攀爬、飛行、潛水，以及復(fù)雜對象的操作、搬運、處置、極端環(huán)境適應(yīng)能力，例如：消防、輻射、粉塵、有害氣體等，還要具備高速度、高精度、遙操作與數(shù)據(jù)處理能力；

特種機器人也需要發(fā)展“小聰明”，即弱人工智能，即具備增強環(huán)境/對象感知認知，解決重復(fù)、瑣碎、無需創(chuàng)造性工作的能力，不宜發(fā)展情感與自主意識等領(lǐng)域，在特種行業(yè)應(yīng)用場景里，我們更需要機器人沖到危險場所一線，輔助和替代工人提高作業(yè)效率。

最后，在考慮與人的交互、與業(yè)務(wù)系統(tǒng)的融合以及可持續(xù)運營的模式下，讓特種機器人由生產(chǎn)工具成為自主生產(chǎn)單元， 以明確功能與超常性能參與到社會分工，建立互利共生的關(guān)系。在這個共存、共融和共生關(guān)系建立的過程中，都需要首先建立標(biāo)準之間的溝通，以便機器人設(shè)備與城市社會的各個環(huán)節(jié)融合對接，發(fā)揮其自動化、智能化和體力上的優(yōu)勢，融入到城市這個生態(tài)系統(tǒng)中。

從定義和分類來看，特種機器人的前景也是很廣闊的。一般把由經(jīng)過專門培訓(xùn)的人員操作或使用的，輔助和/或替代人執(zhí)行任務(wù)的服務(wù)機器人成為特種機器人，也稱專業(yè)服務(wù)機器人。

特種機器人是為行業(yè)服務(wù)的智能裝備，因此首先按行業(yè)劃分，例如：農(nóng)業(yè)機器人、電力機器人、建筑機器人、物流機器人、醫(yī)用機器人、護理機器人、康復(fù)輔助機器人、安防與救援機器人、軍用機器人、空間機器人、應(yīng)急救援機器人、核工業(yè)機器人、礦業(yè)機器人等。

按使用空間劃分，可分為地面機器人、地下機器人、水面機器人、水下機器人等。

按運動方式劃分，可分為輪式、履帶式、足腿式、蠕動式、飛行式、潛游式等。

按功能劃分，常見的功能主要包括采掘、安裝、檢測、維護、維修、巡檢、偵察、排爆、搜救、輸送、診斷、治療、康復(fù)、清潔等。 

“特種機器人國標(biāo)體系來講分為三個部分：一是通用基礎(chǔ)；二是模塊；三是產(chǎn)品標(biāo)準。除了兩項已經(jīng)發(fā)布，現(xiàn)在正在征求意見的是地面搜救機器人和康復(fù)訓(xùn)練兩個標(biāo)準，各個成員單位還提交了其他行業(yè)的規(guī)范和各個階段的標(biāo)準。特種機器人領(lǐng)域涵蓋各個行業(yè)的應(yīng)用，細分下來整個標(biāo)準體系可能數(shù)量過千，未來的標(biāo)準化工作也是長期持續(xù)伴隨著整個行業(yè)的發(fā)展一起推進”，丁寧最后表示，“歡迎所有特種機器人相關(guān)的研究機構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)和用戶單位參與到標(biāo)準的制定與完善工作中來。目前國標(biāo)工作組在北京和福州設(shè)立有秘書處，在未來將在深圳設(shè)立標(biāo)準創(chuàng)新協(xié)調(diào)機構(gòu)，以便更好地為粵港澳地區(qū)的特種機器人產(chǎn)業(yè)提供標(biāo)準化方面的服務(wù)”。

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