GB-T 47245-2026 机器人智能控制系统总体架构

GB/T47245-2026机器人智能控制系统总体架构本标准为国家推荐性标准（GB/T），编号GB/T47245-2026，全称为《机器人智能控制系统总体架构》，是我国机器人领域首个通用智能控制系统国家标准。该标准由全国机器人标准化技术委员会（SAC/TC591）归口，由浙江大学求是特聘教授、浙江人形机器人创新中心首席科学家熊蓉领衔，联合华东师范大学、湖南大学、中国科学院自动化所、海康机器人、华为、浙江人形机器人创新中心等41家顶尖高校、科研院所及行业龙头企业历经多年协同攻关起草而成，凝聚了产学研用的集体智慧，于2026年3月正式发布，为机器人智能控制系统的设计、研发、生产、应用提供统一的架构规范，破解控制系统长期“碎片化”难题，推动机器人产业标准化、规模化、高质量发展。一、标准总则（一）制定目的为规范机器人智能控制系统的总体架构设计，统一系统核心模块、功能要求及接口规范，破解传统机器人控制系统“专机专用”的行业痛点，实现控制系统的通用性、兼容性与可扩展性，降低机器人研发、生产及应用成本，提升机器人智能控制水平，推动机器人在各行业的规模化应用，结合当前机器人技术发展现状与产业需求，制定本标准。（二）适用范围本标准规定了机器人智能控制系统的总体架构、核心模块功能、接口要求、性能指标、设计与验证方法及应用要求。本标准适用于各类机器人（含人形机器人、工业机器人、服务机器人等）智能控制系统的设计、研发、生产、检验及应用，为相关产品的标准化生产、兼容性适配及技术创新提供依据，其他相关智能控制设备可参照使用。（三）核心原则1.通用性原则：构建统一的系统总体架构，打破不同类型机器人控制系统的技术壁垒，实现“一脑多用”，支持不同场景、不同类型机器人的适配与切换，降低研发与应用成本；2.集成化原则：创新性提出“智、算、网、存、控”一体化集成架构，整合智能认知、算力调度、网络互通、数据存储与运动控制五大核心能力，提升系统集成度与运行效率；3.可扩展原则：架构设计预留接口与扩展空间，支持新技术、新功能的迭代升级，适配机器人技术的快速发展，满足不同行业、不同场景的个性化需求；4.合规适配原则：遵循国家机器人产业相关法律法规、安全标准及技术规范，兼容现有机器人相关国家标准、行业标准，确保系统设计、生产与应用的合规性；5.实用高效原则：结合机器人产业实际应用需求，注重架构的实用性与可操作性，优化系统性能，提升机器人智能控制的精准度与响应速度。（四）规范性引用文件本标准的实施依赖于以下相关标准，相关条款引用下述标准的最新有效版本，若相关标准更新，应按更新后版本执行：1.GB/T12643机器人与机器人装备词汇；2.GB/T20721机器人安全第1部分：机器人和机器人系统的安全要求；3.GB/T30244机器人控制系统通用技术条件；4.GB/T33264工业机器人控制系统性能评估方法；5.GB/T38244服务机器人安全要求；6.GB/T40223人形机器人通用技术要求；7.GB/T28181公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求；8.GB/T39786人工智能术语；9.GB/T37722信息技术机器人机器人系统接口；10.ISO10218机器人和机器人系统的安全要求；11.IEC61508电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全。二、术语与定义本标准界定以下核心术语，明确其在本标准中的具体含义，避免歧义：1.机器人智能控制系统：以机器人为控制对象，集成智能认知、算力调度、网络互通、数据存储与运动控制五大核心能力，实现机器人感知、决策、执行全流程智能控制的软硬件一体化系统；2.总体架构：机器人智能控制系统的顶层设计框架，明确系统的核心模块组成、模块间的逻辑关系、接口规范及运行机制，是系统设计、研发与应用的基础；3.智算网存控一体化：本标准提出的核心架构理念，指将智能认知（智）、算力调度（算）、网络互通（网）、数据存储（存）、运动控制（控）五大核心能力高度集成，实现各模块协同运行、数据互通、能力互补；4.智能认知模块：机器人智能控制系统的“感知与决策核心”，负责接收外部环境信息、机器人自身状态信息，进行识别、分析、推理与决策，输出控制指令；5.算力调度模块：负责统筹分配系统算力资源，优化算力配置，确保各核心模块高效运行，满足实时控制、数据处理等算力需求；6.网络互通模块：实现机器人智能控制系统与机器人本体、外部设备、云端平台的数据传输与互联互通，保障信息传输的实时性、安全性与可靠性；7.数据存储模块：负责存储机器人运行数据、环境数据、控制参数、模型数据等，为系统决策、性能优化、故障排查提供数据支撑；8.运动控制模块：接收智能认知模块输出的控制指令，驱动机器人本体执行相应动作，实现机器人的精准运动控制，确保动作的稳定性与准确性。三、总体架构设计要求（一）架构层级划分机器人智能控制系统总体架构采用分层设计，自上而下分为感知决策层、核心控制层、执行驱动层、接口适配层，各层级相互协同、层层衔接，确保系统高效、稳定运行，具体层级划分及功能如下：1.感知决策层：作为系统的“大脑”，主要由智能认知模块组成，负责环境感知、状态识别、数据融合、决策规划，接收来自执行驱动层、外部传感器的各类数据，经过分析推理后，输出精准的控制指令，指导核心控制层与执行驱动层工作；2.核心控制层：系统的“核心枢纽”，集成算力调度模块、网络互通模块、数据存储模块，负责统筹算力资源、实现数据互通、存储各类数据，衔接感知决策层与执行驱动层，确保控制指令的快速传输与高效执行；3.执行驱动层：系统的“执行终端”，主要由运动控制模块及机器人驱动单元组成，接收核心控制层传输的控制指令，驱动机器人本体的关节、执行机构等完成相应动作，同时将机器人运行状态反馈至感知决策层；4.接口适配层：系统的“连接桥梁”，负责提供标准化的接口，实现系统与机器人本体、外部传感器、云端平台、第三方设备的兼容与互联互通，支持不同类型设备的灵活接入与数据交互。（二）核心模块组成及功能要求系统总体架构围绕“智、算、网、存、控”五大核心能力，构建五大核心模块，各模块功能独立且相互协同，具体要求如下：1.智能认知模块（1）环境感知：能够通过摄像头、激光雷达、超声波传感器等外部设备，采集环境中的图像、距离、声音等信息，实现环境障碍物识别、场景分类、位置定位等功能；（2）状态识别：实时采集机器人本体的运行状态数据（如关节角度、速度、负载、电量等），识别机器人故障、异常状态，及时反馈至决策单元；（3）数据融合：对来自不同传感器、不同模块的数据进行整合、筛选与分析，消除数据冗余与误差，提升数据的准确性与可靠性；（4）决策规划：基于感知数据与预设任务，进行路径规划、动作规划、任务调度，输出符合实际需求的控制指令，确保机器人高效完成预设任务。2.算力调度模块（1）算力资源管理：实时监测系统算力资源的使用情况，统筹分配算力资源，优先保障实时控制、感知决策等核心任务的算力需求；（2）算力优化：根据任务复杂度、实时性要求，动态调整算力分配策略，优化算力利用效率，降低系统能耗；（3）多任务协同：支持多任务并行处理，合理分配算力资源，避免任务冲突，确保各任务高效、有序执行。3.网络互通模块（1）数据传输：实现感知决策层、核心控制层、执行驱动层之间的数据实时传输，确保控制指令、状态数据的快速传递；（2）外部互联：支持与云端平台、第三方设备、其他机器人的互联互通，实现数据共享、远程控制、任务协同；（3）安全防护：具备数据加密、身份认证、访问控制等安全功能，防止数据泄露、篡改与非法访问，保障系统网络安全。4.数据存储模块（1）数据分类存储：对机器人运行数据、环境数据、控制参数、模型数据等进行分类存储，确保数据的有序管理；（2）数据备份与恢复：具备数据备份功能，定期对重要数据进行备份，防止数据丢失；支持数据恢复功能，在数据丢失、损坏时，能够快速恢复数据；（3）数据查询与分析：支持数据查询、统计与分析，为系统性能优化、故障排查、任务优化提供数据支撑。5.运动控制模块（1）动作控制：接收感知决策层输出的控制指令，驱动机器人本体的关节、执行机构等完成精准动作，控制机器人的位置、速度、姿态等参数；（2）稳定性控制：具备姿态稳定、轨迹跟踪等功能，确保机器人在运行过程中动作平稳、精准，避免出现抖动、偏移等问题；（3）故障反馈：实时监测运动控制单元的运行状态，发现故障时及时反馈至感知决策层，便于系统及时处理，保障机器人安全运行。（三）架构协同要求1.模块协同：五大核心模块之间应实现数据互通、指令联动，感知决策层输出的控制指令经核心控制层调度后，精准传输至执行驱动层，执行驱动层将运行状态反馈至感知决策层，形成闭环控制；2.层级协同：各架构层级之间应衔接顺畅，数据传输、指令传递无延迟、无丢失，确保系统从感知、决策到执行的全流程高效协同；3.内外协同：系统应与机器人本体、外部设备、云端平台实现高效协同，支持任务协同、数据共享、远程管控，提升机器人的应用灵活性与扩展性。四、接口要求（一）接口类型及用途机器人智能控制系统接口分为内部接口与外部接口，内部接口用于系统各模块、各层级之间的连接与数据交互，外部接口用于系统与机器人本体、外部设备、云端平台的连接与数据交互，具体类型及用途如下：1.内部接口：包括感知决策层与核心控制层接口、核心控制层与执行驱动层接口、各核心模块之间的接口，主要用于传输控制指令、状态数据、算力调度信息等；2.外部接口：包括与机器人本体的驱动接口、与外部传感器的采集接口、与云端平台的通信接口、与第三方设备的交互接口，主要用于实现机器人本体驱动、外部数据采集、云端互联、第三方设备适配。（二）接口技术要求1.通用性：接口应符合GB/T37722等相关标准，采用标准化设计，确保不同类型、不同厂家的设备能够兼容接入；2.实时性：数据传输延迟应满足机器人实时控制要求，内部接口传输延迟≤10ms，外部接口传输延迟≤50ms，确保控制指令、状态数据的快速传递；3.可靠性：接口应具备抗干扰、防脱落、防误插功能，确保数据传输的稳定性，避免出现数据丢失、误传等问题；4.安全性：外部接口应具备数据加密、身份认证等安全功能，防止非法接入与数据泄露；5.可扩展性：接口设计应预留扩展空间，支持新增接口类型、新增设备接入，适配机器人技术与应用场景的扩展需求。五、性能指标要求机器人智能控制系统的性能指标应满足以下要求，确保系统高效、稳定、精准运行，适配各类机器人的应用需求：1.实时性：系统响应时间≤100ms，控制指令执行延迟≤50ms，感知数据处理延迟≤30ms，满足机器人实时控制与决策需求；2.算力调度效率：算力资源利用率≥80%，多任务并行处理时，算力分配响应时间≤5ms，确保算力资源高效利用；3.控制精度：机器人运动控制精度≤±0.1mm，姿态控制精度≤±0.5°，确保机器人动作精准；4.可靠性：系统平均无故障运行时间（MTBF）≥5000h，故障恢复时间≤30min，确保系统长期稳定运行；5.兼容性：支持至少3种以上类型机器人（如工业机器人、服务机器人、人形机器人）的适配，支持至少5种以上外部传感器的接入；6.能耗：系统正常运行时，能耗≤50W（小型机器人控制系统）、≤200W（中型机器人控制系统）、≤500W（大型机器人控制系统），优化系统能耗；7.网络传输：网络传输速率≥100Mbps，数据传输成功率≥99.9%，确保数据传输的高效与可靠。六、设计与验证方法（一）设计方法1.架构设计：按照本标准规定的总体架构、层级划分、模块组成要求，采用模块化、标准化设计方法，明确各模块的功能、接口、逻辑关系，确保架构的通用性、可扩展性与兼容性；2.硬件设计：根据系统性能指标要求，选择适配的处理器、存储器、传感器、通信模块等硬件设备，优化硬件布局，确保硬件运行稳定、算力充足；3.软件设计：采用模块化软件设计方法，开发各核心模块的软件程序，实现感知决策、算力调度、网络互通、数据存储、运动控制等功能，确保软件程序的稳定性、可维护性与可扩展性；4.集成设计：将硬件设备与软件程序进行集成，优化模块间的协同运行机制，确保系统各模块、各层级衔接顺畅，实现“智、算、网、存、控”一体化运行。（二）验证方法1.模块验证：对各核心模块进行单独验证，检测模块的功能、性能是否符合本标准要求，确保各模块运行正常；2.集成验证：将各核心模块、各层级进行集成，验证系统的协同运行能力、接口兼容性、数据传输可靠性等，确保系统整体运行符合要求；3.性能验证：按照本标准规定的性能指标要求，对系统的实时性、算力调度效率、控制精度、可靠性等进行检测，验证系统性能是否达标；4.应用验证：将系统应用于不同类型机器人，在实际应用场景中验证系统的适配性、稳定性与实用性，确保系统能够满足实际应用需求；5.安全验证：对系统的网络安全、数据安全、运行安全进行验证，检测系统的安全防护能力，确保系统运行安全。七、应用要求（一）应用适配要求1.机器人类型适配：系统应根据不同类型机器人（工业机器人、服务机器人、人形机器人等）的特点，调整控制参数、优化模块功能，确保系统与机器人本体适配；2.场景适配：系统应根据不同应用场景（工业生产、服务场景、特种场景等）的需求，优化感知决策算法、运动控制策略，确保机器人能够高效完成场景任务；3.设备适配：系统应支持与不同厂家、不同类型的外部传感器、驱动设备、云端平台的适配，实现设备的灵活接入与数据交互。（二）运行维护