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人形机器人的安全标准应如何设计?

了解人形机器人安全标准应如何设计,涵盖物理合规性、人工智能风险评估以及监管空白。

直接答案

人形机器人的安全标准应围绕三大支柱设计:物理柔顺性以吸收冲击、基于人工智能的主动危险检测,以及集成网络安全。例如,采用气动人工肌肉的柔顺关节可在15-20毫秒内对接触作出反应,从而降低受伤风险[1]。然而,当前标准落后于技术发展,多数研究聚焦于物理安全,却忽视了网络安全与伦理问题[2]。标准必须覆盖从CAD设计到实时运行的全生命周期,并借助智能体AI等工具自动评估夹点、锐边等危险因素[4]

5篇文献引用

本文由 WisPaper 驱动的搜索和论文分析生成。

为何物理柔顺性与快速反应时间是安全的基础

人形机器人最直接的风险来自物理接触——碰撞、挤压或跌倒。因此,安全标准必须要求设计能够吸收冲击力,并以快于人体受伤速度的方式做出反应。一项关于气动人工肌肉关节的研究表明,当机器人通过力传感器检测到接触时,可在5-15毫秒内开始释放压力,而力峰值在15-20毫秒内达到最高点[1]。这意味着机器人能在峰值力触及人体之前开始退让,这一点至关重要,因为ISO/TS 15066标准区分了准静态(挤压)和瞬态(冲击)两种接触类型,且各自有不同的力限值。同一研究发现,90%的力偏移可在40-50毫秒内恢复,表明柔性执行器既能快速反应,也能迅速恢复[1]。标准应要求此类可测量的反应延迟和力限制行为,而不仅仅是静态强度评级。

如何在机器人制造前利用AI与CAD风险评估识别隐患

等到机器人组装完成再测试安全性,为时已晚。2026年的一项研究提出,利用代理型人工智能——即多个专门化AI智能体协同工作——来自动分析机器人的CAD设计,识别锐利边缘、缝隙、孔洞、夹点以及外露运动部件等危险因素[4]。这些智能体将视觉语言模型与几何分析相结合,在硬件尚未存在之前,即可检查是否符合ISO安全阈值,并评估人员受伤或被困的可能性[4]。这种前瞻性方法可能成为一项标准要求:每个人形机器人设计在投产前,都必须通过自动化的危险分析与风险评估(HARA)。目前,大多数安全工作侧重于事后物理交互,但将AI驱动的设计审查整合进来,可以从源头杜绝危险被制造出来[2]

为何网络安全、软件稳健性与伦理仍被多数标准忽视

一篇2025年针对121篇关于人形机器人安全性的同行评审研究的范围综述发现了一个明显的不平衡:绝大多数研究集中于物理安全(如避障、柔顺控制、容错控制),而网络安全、软件鲁棒性以及伦理/社会影响方面的研究则少得多[2]。这一缺口十分危险,因为被黑客攻击的人形机器人可能被武器化或故意造成伤害,而不可靠的AI控制则可能导致不可预测的行为。该综述指出,安全标准本身已落后于技术进步,这意味着现行法规未能充分涵盖软件或AI风险[2]。因此,标准必须重新设计为跨领域框架,涵盖安全的实时通信、AI可靠性测试和数据保护——而不仅仅是机械力的限制。一项2024年关于制造业中人形机器人的研究也强调,人机协作的工业安全标准需要更新,以考虑人形机器人的独特能力,如行走和全身操控[3]

关于这些来源

该回答基于5篇经同行评审的研究——发表于2024年至2026年,其中5篇为2024年及之后发表,2篇发表于Q1–Q2期刊——这些研究是从5篇通过质量筛选的研究中选出的最相关成果,而该筛选过程则源于从超过5亿篇论文的数据库中检索出的41篇文献。

本文引用的文献

1

气动人工肌肉驱动仿人关节中依赖预负载的保护性反应延迟

气动人工肌肉关节的实测反应时序:接触后15-20毫秒内达到力峰值,5-15毫秒内发出压力释放指令,40-50毫秒内恢复90%的力,支持ISO/TS 15066接触类型的多模态感知。

2

《日常生活中人形机器人的安全工程——范围综述》

一项涵盖121项研究(2021-2025年)的范围综述发现,多数研究聚焦于物理安全,而网络安全、标准化及社会伦理方面的探讨相对不足,这表明亟需构建跨领域整合的安全框架。

3

制造业中的智能人形机器人

提出了一种将人形机器人集成到制造业中的框架,并指出当前针对人机协作的工业安全标准覆盖不足,需根据人形机器人的独特能力进行更新。

4

基于智能体AI的人形机器人危险分析与风险评估

开发了一个智能体AI框架,用于分析CAD模型以检测危险特征(锐边、缝隙、夹点、外露运动部件),并检查是否符合ISO安全阈值,从而在生产前实现主动风险评估。

5

以人为本的机器人技术:安全与交互领域的创新

综述了人形机器人在以人为中心的环境中的安全性方法,重点探讨了安全交互协议、用于避碰的稳健传感器以及伦理考量,并指出需要多方协作以制定全面的标准。