智能化产品指标体系及测试方法分析

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摘要：针对原标准无法检验智能化产品新增智能化相关指标,探讨如何建设智能化产品的技术指标体系并确定各类指标的测试方法。以智能假肢手为例，建设指标体系应考虑产品的传统性能指标和新增指标，结合技术发展对传统基本性能指标进行合理保留、改进或删除处理，对产品智能化后的新增性能指标及智能化特征评估指标则审慎确定其名称、类别及具体要求；测试方法应与指标体系相对应，分析每个指标的测试方法现状，决定借用、修改已有测试方法或研究制定新的测试方法。

关键词：智能化；产品；指标体系；测试方法；智能假肢手

1引言

人工智能(AI)是一门快速发展的新兴技术，目前已在多领域广泛应用。采用AI技术的产品称为智能化产品，该类产品在保留产品传统性能的基础上，利用AI技术进行性能改进和扩展，具备智能感知、识别、记忆等能力，实现了升级换代，性能远超原有产品标准规定。原标准无法检验产品新增的智能化相关指标，不利于推动行业有序发展和良性竞争，因此急需针对智能化产品制定新标准。本文结合智能假肢手产品研制和国家标准《智能假肢手通用要求》编制经验，探讨智能化产品标准核心内容——指标体系及其测试方法——建设过程中的共性问题及解决方案，为制定其他智能化产品标准提供参考。

2智能化产品指标体系的建立

智能化产品指标由以下3类指标组成：产品基本性能指标、产品新增AI相关性能指标、产品智能化特征指标。

2.1产品基本性能指标

2.1.1指标选取依据产品基本性能指标反映了产品的传统性能，表征了产品的典型能力特征。这类指标主要由现有产品标准规定。智能化产品是采用AI技术的产品，借助了新的技术手段来实现产品的基本功能，并进行了扩展和提升。所以智能化产品算是传统产品的一个新分支，应满足该领域传统产品标准的基本要求。智能化产品的标准也应与传统产品标准相协调，并可在原有基础上进行升级和优化。以智能假肢手为例，该产品是电动假肢手的一个新分支，在假肢产品领域的位置如图1所示。根据图1，智能假肢手的上级产品依次包括：电动假肢手、电动上肢假肢、上肢假肢、假肢等。智能假肢手产品标准应与以上产品标准相互协调，其中电动假肢手尚未单独制定产品标准，其要求合并在GB/T18027《电动上肢假肢部件》第4.2.1节(电动假手)、4.2.2节(电动腕关节)，所以智能假肢手应符合GB/T18027中对传统假肢手的基本指标要求，并在此基础上进行拓展。GB/T18027是智能假肢手产品标准编制时需要参考的主要上级标准。提取GB/T18027的4.2.1、4.2.2中电动假手和电动腕关节的主要性能要求，具体见表1左边3列：

2.1.2指标采纳情况按照表1规定的各项性能要求，对智能假肢手进行逐项分析和测试。针对新产品的特点，确定直接采纳的项目和建议剪裁完善的项目。表1中各项要求采纳分析结果如下：(1)表1中序号3“指端捏力”、序号6“指端自锁阻力”两项指标限值，建议在GB/T18027基础上适当降低要求。因为传统假手产品的指端力量是指五指合力，而新的智能假肢手指端力量可按每个手指分别测量，单指力量要求适当降低，不影响整只手的力量。这样也可节约机械驱动能耗，降低产品质量，使产品更轻巧灵活；(2)表1中序号12“可靠性要求”，GB/T18027中考虑的主要是机械驱动的可靠性，并将环境适应性内容放入可靠性。新一代智能假肢手包含了数字控制电路和处理软件，需要补充这两部分的可靠性要求。另外，环境适应性要求应与可靠性要求分开，将电子设备的环境适应性要求单列出来；(3)表1中其他要求项目可直接采纳。

2.1.3待修订指标的新限值确定应采用以下两种方法来确定待修订指标的新限值：(1)根据产品的应用场景和新产品的作用机理，进行合理分析，提出指标限值的理论值；(2)征求同行单位意见，结合实际情况，经协调后确定行业认可的标准限值。

2.2采用AI后新增的使用性能指标

使用人工智能技术后，可以扩展产品的使用性能，因而衍生出与产品使用特性密切相关的新性能指标。如智能假肢手增加了运动自由度、动作模式两类新指标。(1)运动自由度可分为：a.手腕主动自由度，可分为外旋转和曲弯两种模式，并规定其组合使用要求；b.手指主动自由度，可分别规定拇指、食指、中指(无名指、小指)的自由度及组合使用要求。(2)动作模式指日常生活所需的基本手势动作，如抓握、指间夹物、托举、抽取等动作以及运动自由度范围内的其他单指或多指组合动作。具体指标可根据用户需求进行定制。

2.3产品智能化特征指标

智能化产品还应增加描述产品智能化特征的相关指标。例如智能假肢手，其智能化特征指标包括智能学习能力、智能控制能力、感觉能力等。(1)智能学习能力，包括：运动神经康复学习能力；动作模式学习能力；对新产品或新算法的适应能力等。(2)智能控制能力，包括：动作判别准确率；动作实现时间；容错能力等。(3)感觉能力，包括：触觉；热觉。对于智能假肢手，制定其智能化特征指标时，还应考虑以下因素：(1)具体指标项目和指标限值应可以合理剪裁；(2)同一指标应分等级，分为：a.产品的固有能力指标(健康人操作使用时可发挥的能力)；b.残疾使用者不同康复阶段对假肢手的操作能力。

3智能化产品性能测试方法

3.1测试方法制定原则

测试方法制定原则如下：(1)对于保留的传统指标，直接引用上级标准规定的测试方法；(2)对于修订的传统指标，应在上级标准基础测试方法基础上，进行合理调整，形成智能化产品的测试方法；(3)对于产品新增使用性能指标和智能化指标，应增加与新指标对应的测试方法。

3.2新增指标测试方法示例

以智能假肢手新增的两例指标为例，接收其对应的测试方法。(1)智能学习能力，采用定期检验方法进行检验，检验内容包括：a.检查假手信号处理APP中的训练恢复数据记录，比较该段时间内使用者运动神经响应数据的变化情况，评估其运动神经康复进展；b.检查假手APP中的运动信息数据记录，比较使用者能完成的动作模式数量，以及同一动作模式所需完成时间、完成质量的变化情况等；c.现场检查使用者使用情况，观察和记录其动作完成情况，对使用者操作能力提升情况进行评估。2)动作模式，检验时让智能假肢手处于正常工作状态，依次做出以下规定动作模式，记录完成情况：a.抓握动作：抓握起三种不同大小、不同质地类圆形或圆柱形物体(西红柿、鸡蛋、乒乓球或矿泉水瓶)；b.夹持动作：第1-2手指或第1-2-3手指成功夹持单张餐巾纸或A4打印纸；c.捏取动作：拇指与第2、3手指成功捏取铅笔；d.托举动作；托举不同重量物体(100g、300g、500g、1000g)；e.其他单指或多指组合动作：记录拇指-食指、拇指-中指的对指动作完成的时间；f.测量三次，取平均值。

4结语

智能化产品研制和标准编制都是全新的领域，在AI技术快速前进的同时，分阶段、递进式建立各时期智能化产品的性能指标体系和对应测试方法，编制并相关标准，是保证智能化产品研制质量和市场管理秩序、让人们安心享受AI福利的重要手段。本文介绍的智能假肢手指标体系和测试方法，已在国内同行单位推广，成为产品研制和验收的技术依据，相关产品测试中心已针对新增指标测试方法研究测试平台改造方案，为产品的规范化研制提供有力保障。

作者：毛秀红 单位：南京电子技术研究所