生活支援機器人安全控制標準現狀、問題與對策探析

崔龍國　朱洪艷　龔慶　趙瑞斌　程佳龍

摘 要：生活支援機器人的出現緩解了老年人基礎護理及弱勢群體生活服務等領域的供需矛盾，隨著生活支援機器人的逐漸普及，其在實際應用中出現的安全控制問題也引起了廣泛關注。本文在對生活支援機器人定義及分類分析的基礎上，梳理了生活支援機器人在安全控制方面的標準現狀，總結并提煉了生活支援機器人在應用技術、社會倫理、安全標準、管理維護等方面存在的問題并提出應對策略，以期為制定完善生活支援機器人相關標準提供參考和借鑒。

關鍵詞：生活支援機器人，安全控制，標準現狀，對策

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.10.009

0 引 言

我國作為世界人口大國，面臨著人口規模龐大以及老齡化問題的雙重挑戰。隨著人口的不斷增長和老齡化程度的不斷加深，社會對于老年人和殘障人士的生活關切日益增加。在這一社會背景下，弱勢群體生活服務和老年基礎護理等領域的供需矛盾持續加深，迫切需要找到切實有效的解決方案[1]。為了應對這一挑戰，生活支援機器人應運而生，其出現可以在很大程度上緩解這一矛盾。生活支援機器人是指基于機器學習、遙控感知等技術的人工智能機器人，其具備先進的圖像識別和語言處理功能，能夠通過人機交互提供基本的生活支援，包括但不限于家務服務、身體協助以及溝通陪伴等[2]。通過模仿、增強或替代人類的行為，生活支援機器人成為部分老年人、殘障人士以及其他有需求的用戶的重要生活伴侶。然而，隨著生活支援機器人的逐漸普及，其在實際應用中出現的安全控制問題也引起了廣泛關注，包括機器人自身技術缺陷、操作失控以及隱私泄露等問題及隱患[3]。因此，梳理我國生活支援機器人安全控制現狀成為當前亟需解決的問題之一，有助于推動生活支援機器人安全規范化發展。

目前，我國在生活支援機器人安全控制領域的相關研究相對薄弱。盡管已取得一些成果，但整體上存在體系不完善、研究深度不足等問題。相較之下，國外在這一領域的研究相對成熟，已形成一系列系統的理論體系和實踐經驗。如歐美日等發達國家在機器人技術和人工智能領域的積累使其在生活支援機器人安全控制方面處于領先地位。目前，國外學者已在生活支援機器人的界定[4]、控制安全性改進技術、控制安全性評價方法等方面展開了研究。與此不同，國內研究更側重于生活支援機器人的基礎設計構想[5-8]、實用功能實現[9-10]以及社會倫理思考[11-12]等內容。此外，我國尚未形成對生活支援機器人的統一界定標準，針對生活支援機器人的分類尚未形成體系，主要集中在醫療護理、老年照料、居家輔助等各分散領域。

本文在對生活支援機器人定義及分類分析的基礎上，對生活支援機器人安全控制標準的現狀進行了梳理，同時總結并提煉了生活支援機器人的安全控制存在的不足及問題，進一步提出切實可行的對策和改進建議，以期為政府、企業和科研機構提供理論參考，促進制定更加完善的法規和標準，推動生活支援機器人安全控制規范化發展。

1 生活支援機器人定義及分類

生活支援機器人是旨在為人類提供各種生活輔助和支持的智能機器人，其通常具備自主導航、視覺識別、語音交互、機械執行等多種功能，能夠通過人機交互滿足特定用戶群體的需求，在為社會帶來便利的同時，還能夠有效緩解家庭及公共服務場所的人力短缺問題，并提高部分人口的生活質量。通過整合先進的感知、決策和執行技術，生活支援機器人能夠主動參與用戶日常活動，從而提高用戶個體的生活質量和便利性。生活支援機器人的分類涵蓋了廣泛的應用領域，包括但不限于健康護理、居家生活、社交互動以及個性化服務等方面。根據現有生活支援機器人的應用現狀，依據其功能和應用領域，本文將生活支援機器人分類為健康護理、居家生活、社交互動、個性化服務四個大類。

（1）健康護理類生活支援機器人，包括手術機器人、康復機器人、智能床墊、智能手環等。此類機器人通常用于監測和維護個體的健康狀態，如測量生理參數、檢測健康狀況、發出醫療警報、提供醫療建議等。此外，部分機器人能夠執行簡單的醫療程序，包括健康監測、康復輔助、手術輔助等，多用于醫療機構、康復機構等專業性場所。

（2）居家生活類生活支援機器人，包括掃地機器人、智能廚房設備、智能家居系統等，旨在協助用戶處理日常家務事務，減輕用戶一部分生活負擔。通過將家庭設施自動化、智能化，實現對家庭設施的智能控制，從而輔助或代替人工進行烹飪、清潔、設施設備控制等工作。

（3）社交互動類生活支援機器人，這類機器人通常具備自然語言處理和情感識別能力，主要用于填補用戶的人際缺失，旨在提供陪伴、交流和娛樂價值，通過人機交互的簡單對話，能夠理解情感并作出相應回應。這對于老年人、獨居者等群體尤為重要。

（4）個性化服務類生活支援機器人，這類機器人通過大數據、云計算等技術，學習用戶的偏好和習慣，提供如個性化推薦、定制化的健康建議、購物建議等定制化服務。此類機器人能通過分析大量的用戶數據來精準地理解和滿足個體需求，并通過對用戶行為和喜好的深度學習，為其用戶創造更為良好的體驗感。

2 生活支援機器人安全控制標準現狀

生活支援機器人安全控制不僅是一個技術性概念，更是一個涉及社會倫理、法律標準、技術應用等諸多領域的綜合性概念。目前，各國在機器人安全控制方面都在進行積極的研究和實踐，如在擴展科研實踐基地、產業促進、人員培訓及國際合作等方面開展合作，以確保機器人在與人類共同工作和生活的環境中能夠安全可靠地運行，此外在諸如安全傳感技術、人機協同技術、自適應控制系統等技術層面均進行了創新，同時注重機器人倫理、標準及法律法規的發展和健全。目前，已有的生活支援機器人安全控制相關技術、標準及倫理等在日本、歐美等地較為成熟，在國內還具有較大的發展空間。

2.1 日本機器人安全控制標準現狀

日本在機器人安全控制領域投入了大量資源，并通過制定標準、推動技術創新等手段，致力于確保機器人在各類環境中受到安全控制。日本參與制定了由國際標準化組織（ISO）發布的國際標準ISO13482，該標準主要針對服務機器人，關注機器人與人類的協同工作，明確了在這種環境下機器人應具備的安全特性，對個人協作機器人的安全性要求予以規定，并提供了安全性方面的指南，包括設計、制造、部署和使用階段。此外，日本工業標準（JIS）中也包含多項涉及機器人安全的標準，包括JIS B8433（機器人系統的安全性：防護）等，旨在規范機器人在工作場所的安全要求。

2.2 美國機器人安全控制標準現狀

美國也十分重視機器人在各個應用領域中的安全性能。ANSI/RIA R15.06是由美國國家標準協會（ANSI）和機器人工業協會（RIA）聯合發布的標準，規定了工業機器人的安全性要求，包括機器人系統的設計、集成和操作。由美國國家消防保險協會（NFPA）發布的NFPA 79標準，涵蓋了工業機器人系統中的電氣設備等內容，以確保其在安全性方面符合規定。ISO 10218作為國際標準，在美國得到了廣泛采用，涵蓋了工業機器人系統的安全要求和工業機器人系統集成的安全性，規定了工業機器人和個人協作機器人的安全性要求，雖然主要面向工業機器人，但其中的一些原則和指導對生活支援機器人同樣適用。此外，由美國勞工部的職業安全與健康管理局（OSHA）發布的OSHA標準，用于指導和監管工業機器人在工作場所的安全使用。

2.3 歐洲機器人安全控制標準現狀

歐洲是機器人技術發展和應用的前沿地區之一，在機器人安全控制領域大力推動技術研究、標準制定和法規推動。在歐洲市場，CE認證是機器人產品必須符合的標準之一。CE認證能夠確保機器人產品滿足歐洲經濟區內的基本安全和健康要求。此外，還有諸如EN ISO 10218 標準，即機器人系統和集成的安全性標準，其規定了機器人系統、集成和使用的一般要求。ISO/TS 15066是涉及人機協同操作的標準，提供了關于機器人與人類直接交互的技術規范，包括力和力矩的限制等。ISO 13849-1作為機器人安全控制系統的標準，著眼于機器人安全性能的評估和設計。同時，在機器人倫理方面，有英國提出的“倫敦原則”，其關注機器人的倫理問題，強調透明度、責任感、隱私等原則，確保機器人的設計和使用符合社會的倫理價值觀。

2.4 國際有關組織機器人安全控制標準現狀

國際上，由國際電工委員會（IEC）制定的IEC80601-2-77： 2019標準主要關注家用和類似用途的機器人系統，包括生活支援機器人。強調對機器人在醫療環境中的安全性和性能的特殊要求。此外，還有諸如國際標準組織（ASTM）的F45委員會，其致力于開發關于機器人技術和機器人系統安全性的標準，關注包括人機交互、機器人設計和操作等多個方面。目前，盡管一些組織和標準制定機構已經開始努力制定相關的安全標準和指南，但關于生活支援機器人的安全標準尚未形成完全統一的國際性框架。

2.5 我國機器人安全控制標準現狀

我國在機器人安全控制方面取得了顯著進展。我國政府、研究機構和企業在技術研發、標準制定和法規制定方面積極參與，推動了機器人技術的發展和安全性的提升。在標準和法規方面，我國發布了關于協作機器人和人工智能設備安全的GB/T 33531國家標準，涵蓋了協作機器人和相關設備的設計、制造、集成和使用。GB/T 18655國家標準則關系到工業機器人系統和集成，規定了工業機器人系統、集成和使用的一般要求，強調機器人工作中的安全性。此外，我國政府出臺了《機器人產業發展規劃》等相關政策支持文件，其中包括了機器人標準體系建設的任務，促進了機器人技術和產業的發展。

3 生活支援機器人安全控制存在的問題

當前，盡管一些國家和地區對于機器人安全控制的技術應用、社會倫理等進行了一定程度的規定限制，但在生活支援機器人領域，尚未出現完全普及和廣泛接受的全球性安全標準。這使得機器人制造商在設計和制造階段可能面臨缺乏明確指導的情況。生活支援機器人在安全控制方面仍存在著一些特定的不足。

3.1 應用技術層面

生活支援機器人通常需要與老人、殘疾患者及其他環境因素進行復雜交互，因此其可靠性至關重要。首先，設計者層面并不能考慮到所有潛在的人機交互情境，可能出現人機溝通受阻或者無法準確理解用戶的指令等問題，這將會導致機器人在實際使用中存在一定的執行局限。其次，硬件故障或傳感器等問題會導致部分生活支援機器人在諸如醫療監測、日常護理等關鍵環境中失去對環境和患者的準確控制，導致嚴重的意外或危險。此外，缺乏強化的網絡和系統安全性可能使機器人容易成為網絡攻擊的目標。生活支援機器人的軟件系統可能存在一定的漏洞，一旦被惡意利用，將導致機器人執行不當的任務或受到外部攻擊。最后，面對復雜和動態的使用環境，當前生活支援機器人的感知和認知能力仍然有限，在針對不同患者和環境時可能會出現處理困難的情況。

3.2 社會倫理層面

生活支援機器人通常需要處理敏感的用戶信息，包括健康狀況、病史及其他敏感個人信息等。缺乏隱私保護標準將會導致用戶的信息被泄露或濫用，對個人隱私權產生潛在威脅。此外，生活支援機器人在處理倫理問題時可能缺乏明確的指導原則。例如在緊急情況下如何優先處理任務。缺乏統一的倫理標準將導致機器人在這些方面產生不確定或不符合社會期望的行為。其次，生活支援機器人的人性化和情感依賴問題需要重視，即如何使用戶適應于生活支援機器人，增強對于機器人的信任感的同時，避免用戶對于機器人的情感上的過度依賴。

3.3 安全標準層面

尚未建立全面的生活支援機器人安全標準，缺乏通用的評估和認證機制，這使得不同廠商的產品在安全性方面存在差異。此外，在適用范圍方面，由于生活支援機器人的應用領域廣泛，標準的適應性相對不足。不同的機器人應用場景可能需要不同的安全標準，現有的標準體系未能適應其多樣性。同時，技術的迅速發展可能導致標準的更新滯后。新的技術和安全威脅可能出現在標準制定之后，使得標準無法及時應對新的挑戰。

3.4 管理維護層面

尚未形成統一的安全停機和緊急情況處理機制標準。此外，需要制定標準來增強對用戶使用生活支援機器人的培訓，避免用戶對機器人的操作不當，從而發生事故。目前，很多地方仍缺乏專業的維護人員培訓和足夠的維護資源，這導致生活支援機器人的維護更新工作難以得到保障，進而引發安全問題。

4 生活支援機器人安全控制對策

4.1 應用技術對策

為避免機器人與用戶之間可能的交互風險，提升人機交互安全性，應強化生活支援機器人語音指令識別能力，提高語音指令識別的準確性，以減少誤操作和誤解用戶意圖的可能性。在軟硬件安全控制方面，應使用高質量、可靠的傳感器，強化防碰撞技術，確保機器人可以準確感知周圍環境，提升避障能力，同時使用高穩定性電池，并實施過充電和過放電保護，以減少火災或其他電池相關風險。在網絡安全控制方面，應使用安全可靠的通信協議和網絡安全標準，強化身份驗證程序，使用雙因素身份驗證等高級身份驗證方法，確保只有授權用戶可以遠程訪問和控制機器人，減少遠程攻擊的風險。在開發維護方面，嘗試開發先進的機器學習和人工智能算法，以提高機器人對環境的理解和決策能力。

4.2 社會倫理對策

在用戶使用方面，應提高用戶使用透明度，包括清晰的用戶手冊和說明，解釋生活支援機器人的功能、決策方式以及潛在風險，確保用戶知情權。鼓勵用戶參與機器人的設計和改進過程，以確保機器人符合用戶的需求和價值觀。在數據處理方面，要注重用戶數據隱私和安全，對用戶數據進行加密傳輸，確保機器人與云端或其他設備之間的通信的安全性，并盡可能在本地處理和存儲敏感信息，減少對云服務的依賴，從而降低數據泄露的風險。在權責透明方面，應確定機器人的使用和行為責任，并將責任分配清晰地給制造商、開發者和用戶。在社會就業方面，要考慮對人類工作場所的潛在影響，確保機器人與人類員工的合作方式安全并符合勞動法規。

4.3 安全標準對策

在風險評估管理方面，要實施系統性的風險評估，識別潛在的危險和風險，并采取措施來降低風險水平。同時對風險進行全生命周期管理，包括設計、制造、部署和維護階段。在安全驗證方面，生活支援機器人首先要符合安全標準，確保其設計、制造和運行符合國際安全標準，如ISO 13482（服務型機器人安全標準）和ISO 10218（工業機器人安全標準）等。獲取符合安全標準的認證，并在機器人上標明相應的標志，以向用戶和相關利益相關者傳達產品的安全性。此外，允許獨立的第三方機構對生活支援機器人定期進行安全合規測試，以驗證機器人系統是否符合相關的安全標準，并在必要時進行調整和改進。同時，企業應該積極參與機器人安全相關國際、國家標準等的制修訂活動，與其他相關利益相關者合作，共同推動安全標準的發展和完善。

4.4 管理維護對策

企業首先應進行定期檢查及維護，包括硬件和軟件的檢查、清潔和更新，以確保機器人處于良好運行狀態。同時，開發集成故障診斷系統，能夠自動檢測和報告機器人的故障，并提供詳細的錯誤信息，以便維護人員能夠迅速定位和解決問題。此外，應擴大服務網絡，保障足夠的維護人員及備件和替代件庫存，以確保在需要時能夠及時替換損壞的部件，減少機器人停機時間。維護過程中要保持詳細的維護記錄，包括維護日期、維護內容、替換的零部件等信息，以便追蹤機器人的歷史和性能。最后應制定意外恢復計劃，定義應急措施和流程，以應對意外事件，最小化機器人故障對生活和工作的影響。

5 結 語

在人口老齡化程度不斷加深的大背景下，生活支援機器人逐漸在多種場合得到了廣泛的應用。本文在對生活支援機器人定義及分類探析的基礎上，梳理了世界主要國家、國際組織及我國在生活支援機器人安全控制方面的標準現狀、總結提煉了生活支援機器人在應用技術、社會倫理、安全標準、管理維護等方面面臨的問題并提出了相應的對策建議，但生活支援機器人安全控制涉及到機械制造、計算機、信息化等多學科理論交叉，是一項復雜的系統工程，需要產業界、學術界、政府等多方協同合作，雖然目前生活支援機器人在硬件和軟件安全控制標準制修訂方面取得了一些進展，但老齡化背景下該領域的迅速演進對于相關標準的需求仍是需要進一步深入開展研究的工作。唯有如此，才能確保生活支援機器人更好地為人類服務，為智能化未來奠定安全、穩定的基礎。

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作者簡介

崔龍國，碩士研究生，高級工程師，主要從事質量和標準化方面研究工作。

朱洪艷，通信作者，本科，工程師，主要從事質量和標準化方面研究工作。

龔慶，高級工程師，主要從事標準化方面研究工作。

趙瑞斌，碩士研究生，工程師，主要從事標準化方面研究工作。

程佳龍，碩士在讀，主要從事標準化方面研究工作。

（責任編輯：張瑞洋）

基金項目：本文受重慶市科技局科研院所績效激勵項目“生活支援機器人安全控制關鍵技術及標準研究”（項目編號：cstc2022jxjl00009）資助。