RobotCare机器人数字化解决方案由赛迪研究院机器人检测实验室和烽台科技（北京）有限公司创新研究团队联合研发，方案基于双方多年对自动化控制系统及其智能装备网络安全的深入理解，结合新一代信息技术与机器人关键技术深度融合推出的机器人数字化国产替代解决方案。
一、关于赛烽实验室
赛烽实验室（SAFE ROBOTICS LAB）由赛迪研究院机器人检测实验室和烽台科技（北京）有限公司创新研究院共建并联合运营。赛烽实验室致力于机器人相关前沿技术研究，实验室研究团队在机器人的可靠性、检测认证、标准化、网络安全等领域具有丰富的专家团队，在业界具有领先的技术优势和丰富的研究成果。
1.1 实验室共建团队简介
赛迪研究院机器人检测实验室是首批国家授牌的第三方机器人检验检测服务机构、机器人检测认证联盟的核心成员单位，在机器人的信息安全、功能安全、可靠性和智能化等方面是国家级的专业科研机构。
烽台科技（北京）有限公司创新研究院是烽台科技专注于技术创新、产品创新、服务创新、模式创新的专业研究载体，创新研究院致力于新一代关键共性技术研究、高潜力高发展产业研究、高纬度创新发展战略研究，推动创新技术与业务需求的深度融合和应用实践。
1.2 实验室成立的背景
自2021年烽台科技创新研究院与赛迪研究院机器人检测实验室就机器人网络安全，展开体系化研究，团队合作研究覆盖国内外20余家知名机器人厂商的主流机器人产品，双方团队在“机器人安全漏洞研究”和“机器人数字化国产替代关键技术”上取得了业界领先的成果。赛烽实验室是双方深化机器人关键技术和前沿技术研究的主阵地，将在关键共性技术研究、产业发展、行业应用之间充分发挥纽带作用，助力行业技术发展。
1.3 我们的研究及相关成果
1、机器人网络安全方面
双方团队围绕国内外20余个主流品牌机器人展开安全研究和分析，安全分析内容涵盖整机整体架构分析、硬件架构分析、控制系统软件架构分析、整机安全分析多个维度，形成了大量安全研究和分析报告，积累了丰富安全漏洞和安全研究成果，积极与机器人厂家展开协调，推进机器人信息安全标准和专项检测认证，助力机器人产品安全能力提升。
2、机器人数字化国产替代方面
双方团队基于机器人安全研究成果，通过资料调研、深度测试、业内对标和行业实践，针对制造企业数字转型需要面临的运维、网络和数据安全等问题，研究机器人业务监控和安全防护新思路，对机器人数字化远程运维技术和数据安全保护技术展开预研，提出“机器人数字化国产替代方案”，通过核心技术的研发和试点应用，帮助全产业链更好地应用机器人数据，提升机器人的运行效率和稳定性，降低企业的运营成本，从而推动机器人行业创新发展。
3、机器人核心技术研究方面
双方团队基于对机器人整机架构和控制系统软件的深入研究，在机器人云-边-端技术、机器人安全性与可靠性技术、机器人自诊断技术、多机器人协同作业技术等方面亦有相关研究成果。
二、研究背景
当前，机器人产业蓬勃发展，正极大改变着人类生产和生活方式，为经济社会发展注入强劲动能。机器人作为一种现代化的生产工具，是提高企业生产效率的重要手段，对于中国发展制造业强国至关重要。我国的机器人行业正在快速发展，并在全球范围内占据重要地位。2022年中国机器人全行业营业收入预计将超过1700亿元，其中工业机器人装机量更是超过了全球总量的50%，连续九年位居世界首位，机器人集成应用方面也正朝着多样化、智能化、个性化、细分化的趋势发展。随着全球企业机器人的装机数量增长和新一代信息技术如云计算、大数据、人工智能、物联网等发展，机器人走向数字化的趋势明显，数字化正在引领制造业的转型升级，推动制造业由传统的生产方式向智能化、网络化、服务化的方向发展。
随着数字化技术的不断演进，机器人现在可以执行更复杂、更精密的任务，满足智能制造领域各种各样的具体业务价值需求，在业务价值之外基于数据驱动的预测性维护、基于云的远程监控和控制、基于数字孪生的生产效率和质量优化、基于5G+边缘计算的数据采集与分析、以及利用人工智能和机器学习优化生产流程等，都是数字化技术带给机器人行业的革新。数字化趋势不仅成为机器人行业的一个重要推动力，也为机器人的应用提供了无限的可能性。
目前，数字化正在深度影响机器人产业的上下游环节，推动机器人产业的发展和进步，主要体现在：
2.1 在机器人制造商方面：大力发展内生的机器人数字化解决方案，从机器人产品源头上为客户提升服务效率和生产力
机器人制造商加大对机器人数字化解决方案的研发投入，通过在机器人中集成各种传感器、数据监控内核软件、连接设备，帮助厂商收集和分析包括机器人的工作状态、性能数据、告警数据等，使用这些数据用来优化机器人的操作，提高生产效率，同时也用来预测和预防机器人的故障，减少生产中断的时间。比较典型的方案如ABB Ability、发那科iCare/ZDT、安川Cockpit（YCP）、库卡Connect等，此类数字化方案普遍采用物联网、云计算、大数据等技术，使机器人制造商可以实时监控机器人产品在客户系统中的运行情况，及时发现和解决问题，更进一步还可以提供远程故障诊断和维修服务，大大提高了服务效率和服务响应时间。数字化解决方案正在改变机器人制造原厂的售后运维工作方式，让原厂能够更好地满足客户的需求，提高机器人产品的整体竞争优势。
图 ABB、发那科iCare/ZDT、安川、库卡大力推广数字化解决方案，联网机器人人数量逐年增加
2.2 在机器人集成应用企业方面：基于行业专家经验结合大数据、物联网相关技术，为客户提供精准的业务优化和运维管理服务
机器人集成应用企业在机器人产业链中扮演了重要的角色，不仅负责将机器人应用技术融入到焊接、搬运、喷涂、装配、加工等不同的工业应用场景。同时也为用户提供了全方位的服务，通常包括制造产线设计、自动化设备选择、自动化系统的安装和调试、后期的维护和升级等，以及更进一步的产能提升、线体节拍优化、能耗优化、产线改造、生产运维、残值评估等增值服务。领先的机器人集成应用企业正在基于行业专家经验结合大数据相关技术，通过对客户的生产数据、设备数据、业务需求等信息的分析，为客户提供精准的优化和运维管理服务。例如，通过对这些数据的深度分析，帮助终端企业发现生产过程中的问题和瓶颈，提出针对性的优化方案及时发现设备的异常情况，提前预警可能发生的故障，从而避免设备的停机，保障生产的连续性。机器人集成应用企业在数字化相关技术的推动下，正在逐步提升集成应用企业的服务水平，为客户创造更大的价值。
图 机器人集成应用企业基于行业专家经验，结合大数据、物联网相关技术，为客户提供精准的业务优化和运维管理服务
2.3 在机器人应用企业方面：拥抱创新应用通过数据采集、大数据分析等数字化手段，构建智能精益管理保障生产
数据采集和实时监控对于机器人的运行状态和设备健康程度的评估至关重要。根据资料显示，目前，一些领先的制造企业如奔驰、大众等，一方面通过建立机器人实时数据采集能力，采集机器人扭矩、电流、电压、告警情况等信息，确保机器人运行在最佳状态下，并在潜在问题发生时进行预警和处理。另一方借助大数据分析，通过建立机器人正常工作基线模型，进行预测性维护，预见潜在的设备故障并提前采取措施，避免生产损失和意外停工。最后，结合运维管理流程，对于故障和预维护生成调度及维护工单，从而实现设备的预防性维护，确保设备始终处于最佳状态，避免了由于设备故障而导致的生产停滞，同时降低了临时故障导致的维护成本。综上所述，机器人应用企业正通过数据采集、大数据分析等数字化手段，实现设备的智能精益管理，上述技术手段为制造企业带来了显著的经济效益，包括提高生产效率，降低维护和运营成本，以及延长设备使用寿命。
图 奔驰、大众等领先的制造企业积极拥抱数字化创新应用，降低维护和运营成本
2.4 在行业监管单位方面：推动用产学研联合攻关加强机器人核心技术攻关，加强前沿、共性技术研究和成果转化
为进一步推动机器人产业向中高端迈进，到2025年我国成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地，工信部联合十五部门关于印发《“十四五”机器人产业发展规划》的通知，明确加强机器人关键核心技术攻关，例如机器人云-边-端技术、机器人安全性与可靠性技术、机器人自诊断技术等机器人核心技术短板。行业监管单位通过推动上述技术的研发和应用，帮助全产业链更好地利用机器人数据，提升机器人的运行效率和稳定性，降低企业的运营成本，从而推动机器人行业的应用发展。
图 行业监管单位推动用产学研联合攻关加强机器人核心技术攻关，加强前沿、共性技术研究和成果转化
三、机器人数字化面临的痛点问题
虽然机器人数字化技术随着机器人装机量越来越多，数字化应用越来越明显，数字化应用程序越来越丰富，降本增效的效果越来越显著，但在企业实际实施机器人数字化工程方案过程中也会面临一系列亟待解决甚至难以解决的问题，这些问题将会随着机器人数字化工程落地推进过程中逐步显现，具体体现在以下几个方面：
3.1 机器人控制系统封闭，导致的机器人关键数据采集难问题
目前机器人所采用的控制系统基本上都是封闭式或半封闭式，即厂商根据自己的架构，采用专用计算机硬件架构（ARM、X86、PowerPC）、专用软件操作系统（Linux RT、VxWorks）、专用软件控制内核（ROS、Codesys、KEBA等）开发实现，当前，国内超过50%的工业机器人均使用上述技术，一些国际知名的机器人厂家甚至会采用更为专有硬件和软件架构，致使机器人控制系统更为封闭性。
图 机器人控制系统封闭，导致的机器人关键数据采集难问题
大多数机器人控制系统一方面由于专注控制功能和实时性，另外一方面考虑产品的安全性因素，因此导致对外提供的接口普遍有限、通信开放性差、数字化程度各异。机器人控制系统即使提供对外服务和接口，其协议格式也通常为私有格式，主要用于传输编程文件、配置文件等。由于涉及机器人厂家的商业利益、安全因素和系统稳定性等因素，因此一般情况下，用户很难直接从原厂获取机器人开放服务和接口的定义。
综上背景，目前大部分机器人的各项实时状态数据和错误数据等无法直接获取，用户需要进行二次开发或功能扩展来实现机器人的数据采集，且具有较高的技术难度，使得对机器人运行状态的实时监控和分析变得困难。如果不能实时获取机器人的运行状态数据，就难以及时发现机器人的异常，无法实现机器人故障的预警和预防。
3.2 机器人接口封闭，导致的机器人关键数据指标缺失问题
因为机器人控制系统封闭的特性，用户常常难以直接通过机器人暴露的服务和接口直接采集到机器人的实时运行数据。目前，业界主流的方式是使用PLC与机器人进行通信，通过PLC采集机器人的相关数据，该方式一是需要在PLC和机器人中额外添加程序，既给用户带来了很大的不便，添加额外的程序过程又增加了运维错误的可能性，同时也增加了工作的负担；二是通过PLC采集机器人的相关数据的方法，能读取的数据比较有限，如运行状态、扭矩、能耗、位置、速度、运行告警等各种关键数据指标基本上是缺失的。
机器人接口封闭的因素往往可能是机器人厂家基于商业利益、安全因素、系统稳定性等原因，在限制了对外提供的服务和接口的基础上，更进一步限制了机器人对外开放数据的类型和内容。在此背景下，意味着企业不能获取到机器人的关键运行数据，例如扭矩、能耗、位置、速度等，这些数据是衡量机器人性能、评估机器人运行状况的重要指标。没有这些数据，企业便难以准确地了解机器人的运行情况，导致无法及时发现问题，也就无法进行高效、精准的生产管理和优化。
图 机器人接口封闭，导致的机器人关键数据指标缺失问题
3.3 机器人品牌众多，导致的机器人统一管理难问题
在当前制造业的各种业务场景，如焊接、搬运、喷涂、装配、加工等，为了满足多元化、个性化的生产需求，工厂往往会基于不同机器人厂商的技术优势配置不同品牌的机器人产品，如ABB（高精度）、FANUC（高精度）、安川（稳定性）、KUKA（大负载）、松下（焊接）、OTC（焊接）、DURR（喷涂、涂装）等特性，以适应不同的应用场景。然而，由于每个品牌的机器人都有自己独特的控制系统和软件平台，加上机器人控制系统封闭和机器人接口封闭的特性，使得机器人的统一管理变得极为困难。
图 机器人品牌众多，导致的机器人统一管理难问题
尽管企业用户可以通过购买原厂的数字化解决方案，来对某一个品牌的机器人进行高效的管理和维护，如购买ABB Ability、发那科iCare/ZDT、安川Cockpit（YCP）、库卡Connect等服务或产品。但由于这些解决方案往往只针对本品牌的机器人，因此无法全面覆盖所有品牌的机器人。假如，企业用户应用了2个甚至2个以上的品牌的机器人，这就意味着，企业用户还需要额外购买其他原厂的数字化解决方案，来覆盖剩余品牌的机器人，以完成高效的管理和维护。在这样的情况，下一方面额外增加了数字化投入成本，另外一方面还会造成各个数字化解决方案之间的各自为战，形成数据孤岛问题，最后还需要研发统一综合管控平台来接入各个品牌的数据，进一步加剧了企业的数字化投入。
另外，当前能够像 “机器人四大家族”提供一站式数字化解决方案的机器人品牌依然少之又少，数字化解决方案研发成本高、投入大，涉及研发、技术、安全等多个方面，对于企业用户来说仍然需要寻找其他的管理和维护方案。
综上，面对机器人品牌众多，导致的机器人统一管理难的问题，企业用户可能需要寻找一个可以覆盖多个品牌的机器人的统一管理和维护方案，而不是过度依赖原厂和单一的数字化解决方案，在实现统一管理的基础上，提高生产效率，降低整体数字化经济投入。
3.4 机器人原厂数字化单一，导致的成本高问题
目前，“机器人四大家族”ABB、发那科、安川、库卡都推出了以数据驱动的机器人数字化方案，如ABB Ability、发那科iCare/ZDT、安川Cockpit（YCP）、库卡Connect等，但普遍售价高昂。以ABB机器人为例，数字化服务套餐价格从每年每台机器人1900元至44000元不等。方案主打通过数据收集、分析、监控，为用户提供基于数据驱动的预测性维护，显著降低机器人故障，提高机器人运行效率，减少停机时间。在竞争激烈的市场环境下，任何能降低运营成本、提高生产效率的策略对于企业均能提高其在行业的竞争能力，让用户更专心具体的生产业务，减少运维成本。但是对于拥有大量机器人的企业来说，数字化服务的年度成本也可能会成为一笔不小的经济开支。
图 机器人原厂数字化单一，导致的成本高问题
此外，还需要注意的是，机器人原厂提供的数字化方案通常是封闭的、单一的，即只能应用于原厂的机器人，无法兼容其他厂商的机器人产品。这种封闭性限制了企业用户的选择，使得企业用户在购买新的机器人或更换现有机器人时可能面临选择困难。尤其是对于那些已经使用了多种品牌的机器人的企业来说，如果要实现所有机器人的数字化，还需要购买多个不同的服务套餐，这将大大增加此类企业客户的成本。
因此，对于企业来说，必须要在数字化带来的优势和额外的成本之间进行权衡。一方面，数字化可以提高机器人的效率和生产质量，从而为企业带来长期的经济效益。另一方面，高昂的数字化服务费用可能会削弱这些经济效益，甚至可能让企业难以承担。
综上所述，在长期来看，为了解决这个问题，企业可能需要寻求更具成本效益的数字化解决方案，例如自主开发软件，或者通过合作与第三方公司开发兼容多个品牌的数字化方案，只有在数字化服务真正能够带来明显的生产效益，并且其成本得到合理控制的情况下，企业才可能愿意接受并广泛应用这些服务。否则，高昂的价格只会阻碍推广和应用。
3.5 机器人互联及数字化，导致的网络安全及数据安全问题
随着独立的自动化控制系统走向共享互联，主流机器人厂商的数字化解决方案仅解决了业务层面需求，但还未能及时预见机器人安全防护、数据安全需求，未能及时掌握国内网络安全、数据安全相关国家政策，部分国外厂家的现有方案还在存在数据安全出境的风险和敏感生产数据泄露风险；另外从机器人的安全风险层面，机器人也同样鲜有系统顶层的网络安全设计，这致使机器人潜在大量高危安全风险，未来信息孤岛逐渐被打破，机器人将极易遭受网络攻击。
图 国外品牌机器人互联境外云端平台，易导致网络安全及数据安全问题
总的来说，随着工业机器人的互联及数字化需求发展，保障机器人敏感数据不被窃取、机器人程序不被篡改、机器人制造工艺流程不被攻击，研究机器人的用户操作行为如何溯源审计、机器人程序损坏如何快速恢复等各类网络安全和数据安全问题，已经成为了使用机器人的工业企业必须面对的重要挑战。企业需要在数字化过程中积极采取措施，设计面向机器人的专用的网络安全和数据安全策略，建立有效的安全防护体系，以应对这些挑战。
四、赛烽实验室目前针对机器人数字化相关问题的研究及研究进展
赛烽实验室研究团队针对机器人数字化相关问题的研究及研究进展，主要集中在以下几个方面：
4.1 突破了机器人控制系统协议不透明性，实现了非侵入式数据采集，解决了关键数据采集难问题
赛烽实验室研究团队针对目前机器人控制系统封闭式或半封闭现状，深入研究国内外机器人控制系统专用软件操作系统（Linux RT、VxWorks、WinRTX）、专用软件控制内核（ROS、Codesys、KEBA等）架构设计、控制系统组成、控制系统技术实现原理、机器人控制系统软件组成及供应链情况、控制系统技术特点，针对不同品牌机器人控制系统现状、原理，设计不同的非侵入式数据采集方案，直接、高效、便捷的从控制器中实现获取机器人的关键数据。
表 国际主流工业机器人控制系统及控制内核技术体系
在此之前，数据采集方式主要依赖部署额外的传感器，监控机器人能耗、震动等状态数据或通过PLC与机器人通信获取相关数据，上述的两种方式均需要额外花费时间和人力进行维护。由于传感器属于外置部署的方式，数据精度可能会受限，对后续的数据分析的准确度将会造成不小挑战。而赛烽实验室研究团队基于对机器人控制系统原理和技术特点设计的非侵入式数据采集方案，可以在不干扰机器人控制系统的情况下，直接获取机器人的关键数据，极大地提高了数据采集的效率和精度。
非侵入式数据采集是一种即插即用的方式，这种方式不会修改机器人控制系统程序、配置，使用的过程中采用直接连接机器人控制IP地址即可。这种方式不仅保护了机器人当前业务工作流程的连续性和可靠性，同时也消除了因修改机器人运行程序引入的额外运维风险。非侵入式数据采集还大大提高了数据采集的效率和准确性，由于可以直接读取机器人的关键数据，数据采集的精度和实时性都得到了保证，对于机器人的状态监控，故障预测以及后续的大数据分析工作具有巨大的价值。
赛烽实验室的机器人数字化解决方案目前已在“工业数据采集软件”产品和“工业机器人连接网关”硬件产品中，集成了“机器人四大家族”ABB、库卡（KUKA）、安川（YASKAWA）、发那科（FANUC）及喷涂、涂装杜尔系列机器人（DURR）的数据采集能力。在产品部署使用时，采用无侵入式部署，即插即用，无需安装传感器，无需额外修改机器人设置。 目前，EPSON、KAWASAKI、UR、 KEBA、NACHI等品牌机器人的数据采集方案已完成非侵入式技术的攻关，正在研发相关数据采集程序。
4.2 突破了机器人接口不透明性，实现了封闭数据及关键指标的数据提取，解决了关键指标采集缺失问题
针对目前机器人控制系统封闭式或半封闭现状，赛烽实验室研究团队首先突破了机器人控制系统协议不透明性，其次更进一步突破了机器人接口不透明性。在深入理解各品牌机器人的内部控制系统工作原理、服务原理的基础上，通过更为细致的分析，针对各品牌机器人关键数据指标的分析、提取、转换方式。具体包括机器人控制系统专有的关键指标，如扭矩、能耗、位置、速度等数据指标。
这些机器人控制系统专有的关键指标，如扭矩、能耗、位置、速度等，对于企业的运维人员帮助机器人运维、优化和管理来说有着巨大的意义，可以更方便根据关键指标的实时数据，更准确地判断机器人的状态，结合大数据分析提早发现并预防可能的问题。而对于管理者来说，可以根据这些指标数据更准确地评估生产效率，更合理地调配资源。
赛烽实验室研究团队目前在ABB、库卡（KUKA）、安川（YASKAWA）、发那科（FANUC）的数据指标分析、提取、转换方面，每个品牌均完成了超过30项以上关键数据指标，数据指标涵盖了机器人基本信息、机器人状态信息、机器人载荷、机器人能耗、机器人轴状态、机器人告警日志等。
表 部分机器人关键数据指标提取及适用场景
4.3 突破了机器人品牌多且数字化方案支持单一的现状，研发了统一管理相关软件及平台，解决了不同品牌及应用场景统一管理难的问题
针对机器人品牌多且数字化方案支持单一的现状，赛烽实验室研究团队研发了适用多品牌的工业机器人数字化运维管理平台，基于“工业数据采集软件”产品和“工业机器人连接网关”硬件产品的数据采集能力，软硬件采集的所有数据将会加密传输至平台，在平台进行汇总分析。
平台不仅可以实现对各个品牌机器人的数据统一管理，还能根据不同的机器人特点优化展示和分析相关数据，以满足不同品牌、不同生产流程的特殊需求。这在很大程度上解决了机器人品牌众多、应用场景复杂带来的管理难题，也为工业生产提供了更高效、灵活的自动化运维和巡检手段。
目前，由赛烽实验室研发的数字化平台已经实现机器人的统一管理、详情监测、日志统一收集和分析、故障管理、数据管理仓等通用功能，并且支持定制和二次开发。
图 “工业数据采集软件”和“工业机器人连接网关”与三方平台兼容图示
图 工业机器人数字化运维管理平台-机器人集中管理
4.4 弥补了原厂数字化方案溢价高且需要重复购买的现状，研发了机器人数字化国产化替代关键技术及方案，降低了企业数字化重复投入成本
由于各个机器人原厂的数字化方案价格昂贵且通常仅限于服务自家的产品，赛烽实验室研究团队基于“工业机器人连接网关、工业数据采集软件、工业机器人数字化运维管理平台”相关产品形成的 “机器人数字化国产化替代关键技术及方案”的优势在于，一是有效地弥补机器人原厂数字化方案的价格溢价高的问题，“工业机器人连接网关、工业数据采集软件”均为按点一次性投入，不涉及年费，成本更低。二是“国产化替代关键技术及方案”可以不受特定品牌或型号的限制，企业可以将其应用于各种不同的机器人产品，避免了需要重复购买原厂方案的问题。三是“国产化替代关键技术及方案”相比任何原厂方案提供了更开的数据接口和二次开发条件，方便了各种类型的企业集成定制应用。
图 机器人数字化国产化替代方案应用场景
另外，“国产化替代关键技术及方案”为机器人集成应用企业，带来了更多的可能，其方案比原厂数字化方案提供了更灵活的二次开发条件，更低的机器人运行数据采集对接成本，极大的方便了机器人集成应用企业构建自己的基于数据驱动的体节拍优化、能耗优化等增值服务。而对于机器人应用企业，方案则为企业提供了机器人不开放的扭矩、电流、电压、告警情况等关键指标，弥补了已有采集数据的缺失，在可控的成本下，实现了经济投入和效益的平衡。
4.5 填补了机器人安全及漏洞体系化研究空白，提出了机器人网络安全及数据安全问题和防护策略，建立了有效的安全防护体系
企业对工业机器人的应用需求越来越广泛，大量机器人被部署，让制造行业生产和制造模式在逐渐发生重大变化，机器人稳定、可靠、安全运行对于企业生产至关重要。机器人因为设计问题、使用问题、质量问题、安全漏洞、网络攻击等问题，导致的机器人安全事件，轻则可能导致机器人停止，工厂减产，重则导致人身伤害，社会秩序紊乱，乃至重创国家经济，而机器人产业目前高速发展，机器人在各行业中应用广泛，一旦导致事故发生，机器人的质量问题和网络安全问题将会成为行业中最为关注的问题之一，如果没有机器人统一安全监管手段，将会为我国的工业的现代化进程埋下巨大隐患。
目前机器人网络安全还存在诸多不足：一是机器人网络安全研究处于空白，机器人网络安全区别于传统网络安全，设备具有一定的专用性、特殊性、智能性，目前几乎未针对机器人安全风险展开专项分析，以至风险底数不清、漏洞导致的风险危害不明；二是机器人网络安全缺乏顶层规划，未对机器人提出统一的网络安全技术要求，以至于目前不同品牌的机器人安全能力等级参差不齐，大多数产品都存在网络安全风险；三是对机器人缺乏信息安全监管，机器人方面的信息安全专项测试方法、专项工具、专项标准、专项认证均处于空白状态，以至于目前机器人制造商、应用企业、监管机构在产品发布、产品认证、下线投产前缺少专项信息安全测试。
基于上述背景，赛烽实验室研究团队近年来已就主流机器人安全展开深入研究，相关工作主要在，一是开展机器人安全体系化研究，对机器人从硬件架构、软件架构和整机部件进行安全分析，掌握当前主流机器人的网络安全情况、数据安全情况，提出加固策略，二是牵头相关标准和相专项工具的研发，完善机器人的信息安全专项测试方法、专项工具，构建机器人信息安全相关技术要求体系，三是针对机器人明显的数字化趋势，研发“机器人数字化国产化替代关键技术及方案”，基于上述系列研究突破机器人控制系统封闭限制，实现对不同品牌机器人进行统一管理，提供统一运维能力。
图 赛烽实验室研究团队机器人安全研究成果
图 机器人安全威胁监测与分析的关键内容
基于上述成果，赛烽实验室研究团队建立在系统研究和梳理了目前国内外机器人存在的安全漏洞和缺陷的基础上，将相关技术、成果用于指导数字化相关技术品的研发，在“机器人数字化国产化替代关键技术及方案”融入了数据传输的加密和实时的机器人用户行为安全审计等安全特性，以及面向机器人的专项网络安全和数据安全防护策略。
五、机器人数字化解决方案（RobotCare）概述
RobotCare机器人数字化解决方案遵循“安全设计，聚焦业务”的设计思路，旨在让“安全技术助力企业数字化转型升级”，RobotCare机器人数字化解决方案解决了企业面临的设备接入、数据采集、信息安全等迫切需求。
图 机器人数字化解决方案（RobotCare）设计思路
RobotCare机器人数字化解决由数字化连接（RobotConnect）、数字化平台（RobotPortal）组成。
图 机器人数字化解决方案（RobotCare）组成内容
5.1 解决方案概述
1、数字化连接（RobotConnect）
数字化连接（RobotConnect）具备创新、安全的机器人接入云端能力，通过提供的工业数据采集软件（软件）、工业机器人连接网关（硬件），实现了不同品牌、不同类型、不同型号机器人的非侵入式数据采集，且包含丰富的机器人精准运维的高价值数据指标。数字化连接（RobotConnect）提供了一种即插即用的数据采集能力，使用过程中无需修改机器人配置。
数字化连接（RobotConnect）还采用了工业自动化和物联网应用中常用的两种协议MQTT、OPCUA，使得工业数据采集软件（软件）、工业机器人连接网关（硬件）产品能够与企业自建的MES、WMS、工业互联网平台等各类平台、华为云、阿里云等公有云平台无缝对接。
数字化连接（RobotConnect）提供的工业数据采集软件（软件）、工业机器人连接网关（硬件），还具备数据安全和网络安全能力，能够帮助用户审计和发现机器人各类网络攻击事件。
图 数字化连接（RobotConnect）部署应用方式
2、数字化平台（RobotPortal）
数字化平台（RobotPortal）作为机器人数字化解决方案（RobotCare）中的重要组成部分，数字化平台（RobotPortal）提供了一个软件化的工业机器人数字化运维管理平台。该数字化平台支持基于云的安装和部署，数字化连接（RobotConnect）为工业数据采集软件（软件）、工业机器人连接网关（硬件）的接入提供了统一管理能力。数字化平台可以将软硬件采集的机器人状态、日志信息等进行解析、处理、存储，然后通过对机器人数据的加工、分析，提供机器人故障诊断、预测性维护、健康管理、管理驾驶舱等数字化能力。数字化平台采用分层架构设计、高度解耦，提供了极大的灵活度，可以根据客户需求进行二次开发和定制，满足不同客户的需求。
图 工业机器人数字化运维管理平台
5.2 工业数据采集软件
工业数据采集软件是数字化连接（RobotConnect）重要组成部份，采集软件提供了更为灵活的使用场景，支持运行在Windows 7 X64以上版本的操作系统中，只需要将软件安装在现有能够与机器人通信的计算机上，即可对机器人进行数据采集。采集软件支持多线程、高频次、多机器人并行同时采集，软件还可以安装在性能强大的服务器上，以获得更高的多机器人并行采集性能支持，以及多机器人大量数据转发场景。
优势：
便捷性：可以安装在企业已有的Windows计算机之上，无需额外的硬件设备。
灵活性：可以更快速地升级以适应新的数据指标需求或与第三方平台快速对接。
无缝整合：提供MQTT、OPCUA数据接口，可以更容易地与其他软件系统（如数据湖或数据仓库）进行集成。
应用场景：
机器人数量较多，采集量较大的场景。
需要快速部署和实施的场景。
需要将机器人采集的数据与其他系统进行集成的场景。
图 工业数据采集软件应用场景
5.3 工业机器人连接网关
工业机器人连接网关是数字化连接（RobotConnect）重要组成部份，工业机器人连接网关提供了更为安全的、可靠的数字化连接。工业机器人连接网关不仅能够帮助不同品牌、不同信息化程度、不同网络条件的企业的机器人构建安全、稳定、可靠的接入，在此之上还具备实时采集、计算分析能力，能够准确在采集和计算分析之后，识别机器人生产运行状态、故障状态、健康状态、网络安全状态，为用户提供基于数据驱动的运维能力和数字化能力。
工业机器人连接网关本身具有安全和加密设计，通过有线、无线WIFI、2G/3G/4G/5G方式将数据安全加密传输到平台端或用户系统。工业机器人连接网关能够更为接入的机器人提供网络安全隔离，帮助机器人针对性抵御针网络和病毒攻击，还可以对机器人相关数据进行提取分析，并且支与第三方平台快速对接。
优势：
实时性：网关直连机器人控制器提供了更高的数据响应速度。
适应性：为机器人提供2G/3G/4G/5G/WIFI/有线不同网络制式、安全可靠的数字化接入能力。
安全性：为机器人提供网络安全物理隔离，具备更强的数据安全控制策略。
无缝整合：提供MQTT、OPCUA数据接口，可以更容易地与其他软件系统（如数据湖或数据仓库）进行集成。
应用场景：
对实时性要求较高的场景。
对网络安全和数据安全保障要求更高的场景。
企业现场信息化程度较低、网络复杂、网络条件多种多样的场景。
图 工业机器人连接网关应用场景
5.4 工业机器人数字化运维管理平台
工业机器人数字化运维管理平台是一个基于云的机器人分析平台，平台将以数字化连接（RobotConnect）提供的全面、实时、快速的机器人状态数据，在平台建立对数据进行预处理和智能分析模型，配合维保经验知识库，并融合各种业务模型和使用场景，利用智能化的分析和科学算法实现告警日志、设备管理、备份管理、维保管理、故障回溯、健康管理、安全检测等能力。
优势：
模块化：功能采用模块化设计便于二次开发和功能定制。
低代码：对于数据分析和展示具有低代码特性，业务和功能适配成本低。
应用场景：
对机器人有统一管理需求的场景。
对平台进行二次开放的需求。
图 工业机器人数字化运维管理平台应用场景
六、机器人数字化解决方案（RobotCare）特点及技术优势
6.1 支持多品牌、不同类型机器人接入，打破了机器人原厂仅支持单一品牌的困境，降低企业数字化投入成本
在机器人实际应用到生产制造行业过程中，因为机器人的功能特性、行业技术优势，在一个工厂因为工艺不同、制造环节的不同，往往会采用多个品牌的机器人，不同品牌的机器人在企业实现数字化过程中便会存在技术难题，机器人制造商往往只能通过标准数字化方案解决本家机器人数字化连接问题，无法实现其他品牌的接入，并且考虑到一般由机器人原厂提供技术实施成本高，并且往往很难提供比较深入的定制化研发，而机器人数字化解决方案（RobotCare）打破了这一困境，数字化连接（RobotConnect）突破了多品牌的机器人内部运行数据采集、边缘计算分析等核心技术，支持了多品牌、不同类型机器人接入，打破了机器人原厂仅支持单一品牌的困境，通过一次投入解决了机器人数字化的问题，降低了企业数字化投入成本。
6.2 采用安全架构设计，避免了数字化过程中引入网络安全和数据安全风险
RobotCare机器人数字化解决方案融合了赛烽实验室双方在工业信息安全领域多年的技术经验，解决方案在设计之初便考虑了安全设计，方案同时满足企业用户在数字化过程中网络安全、数据安全、业务安全等多方面需求，帮助用户在数字化转型过程中实现安全过渡。
七、更多关于机器人数字化国产替代方案详情
更多关于机器人数字化国产替代方案详情，可访问机器人数字化帮助中心。
