【導(dǎo)讀】目前，尚無專門針對人形機器人的功能安全標(biāo)準(zhǔn)。因此，至少在現(xiàn)階段，仍需依據(jù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)提供指導(dǎo)，包括IEC 61508（通用工業(yè)功能安全）、ISO 10218（工業(yè)機器人）、ISO 13849（機械安全）、IEC 61784-3（黑色通道數(shù)據(jù)通信）等。我認為人形機器人在未來可能會更多依賴IEC 61508標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)內(nèi)容將在后續(xù)博客中詳述。本文將探討工業(yè)機器人（含人形機器人）的安全級數(shù)據(jù)通信問題。
主要的工業(yè)機器人標(biāo)準(zhǔn)ISO 10218-1:2025新增了第5.3.6節(jié)，專門涵蓋通信內(nèi)容。新增章節(jié)雖然篇幅不長，但包含了幾個重要的概念。條款中引入了“傳輸類別”，借鑒自鐵路通信標(biāo)準(zhǔn)IEC 62280/EN 50159。
傳輸類別1：封閉式傳輸系統(tǒng)，例如機器人內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。
傳輸類別2：半開放式系統(tǒng)，例如固定機器人與PLC間的以太網(wǎng)連接。
傳輸類別3：全開放式系統(tǒng)，例如連接人形機器人與集中控制系統(tǒng)的WiFi網(wǎng)絡(luò)。
針對不同傳輸類別，需對常規(guī)網(wǎng)絡(luò)威脅采取不同嚴格程度的防護措施，具體要求遵循IEC 62280（鐵路通信）與IEC 61784-3（現(xiàn)場總線），這兩項標(biāo)準(zhǔn)均被IEC 61508引用。標(biāo)準(zhǔn)明確了常見數(shù)據(jù)通信威脅的防護（應(yīng)對措施）優(yōu)先級，具體如下：
“-”：低優(yōu)先級，此類威脅發(fā)生概率極低，無需重點防護。
“+”：中優(yōu)先級，需采取措施檢測此類較易發(fā)生的故障。
“++”：高優(yōu)先級，必須全力防護此類高頻高危威脅。
以下是ISO 10218-1:2025中的表3，列出了各傳輸類別（TC）針對常見網(wǎng)絡(luò)威脅的防護要求。
這意味著，對于機器人本體內(nèi)部承載安全數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)（TC 1），需重點防護數(shù)據(jù)損壞威脅（參見此處的往期博客）。對于其他威脅，雖需采取措施，但防護力度可適當(dāng)降低。ISO 10218標(biāo)準(zhǔn)將偽裝攻擊對TC1的風(fēng)險等級列為“-”（即通常無需額外防護）。
此處“偽裝攻擊”指：網(wǎng)絡(luò)中某節(jié)點偽造為合法安全通信節(jié)點，接收端若無專項防護措施則無法識別真?zhèn)巍５珯C器人內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點固定（如每軸1個，1個用于控制器，1個用于末端執(zhí)行器），且機體結(jié)構(gòu)可杜絕新增非法節(jié)點，因此偽裝攻擊風(fēng)險極低。
對于開放性更高、邊界更模糊的TC 2，需嚴肅對待更多威脅；而TC 3則必須重點防護偽裝攻擊。TC 3屬于開放式網(wǎng)絡(luò)（如無線網(wǎng)絡(luò)），接入節(jié)點數(shù)量無限制。
注1：“偽裝攻擊”不包含蓄意欺詐行為，后者屬于網(wǎng)絡(luò)安全范疇，由ISO 10218-1:2025新增第5.1.16節(jié)規(guī)范。
注2：“威脅”為網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)常用術(shù)語，本文語境對應(yīng)IEC 61784-3定義“通信錯誤”；IEC 62280標(biāo)準(zhǔn)也在非網(wǎng)絡(luò)安全場景中使用該術(shù)語。
上述防護措施通常在通信鏈路端點的SCL（安全通信層）實現(xiàn)。SCL為依據(jù)系統(tǒng)能力（SC）要求開發(fā)的軟件，運行于符合SC要求的硬件之上；對每條邏輯鏈路，其導(dǎo)致安全功能的每小時危險故障平均概率（PFH）貢獻值通常不超過1%。
“+”與“++”對應(yīng)不同防護等級：高等級（++）通常需采用雙重防護機制。例如，針對“數(shù)據(jù)延遲”威脅，等級為“++”時需同時設(shè)置時間戳 + 超時檢測；等級為“+”時僅需單一防護措施。
針對“數(shù)據(jù)重復(fù)”威脅，高等級防護可采用長序列號機制（而非簡單位翻轉(zhuǎn)），有效防止序列號回滾導(dǎo)致的防護失效。
回到人形機器人：人形機器人的移動特性，決定了必須采用無線網(wǎng)絡(luò)通信。因此，若遵循ISO 10218:2025標(biāo)準(zhǔn)，此類網(wǎng)絡(luò)上的安全級通信需對所有威脅采取高等級防護（++），因而通信復(fù)雜度遠高于采用有線以太網(wǎng)的固定機器人。理想情況下，人形機器人的安全功能不應(yīng)依賴無線網(wǎng)絡(luò)，但可行性尚不明確。
