• 周二. 6 月 18th, 2024

智能化产品指标体系及测试方法分析/

 

摘要: 针对原有标准无法检验的智能产品智能化相关指标,探讨如何构建智能产品技术指标体系,确定各项指标的测试方法。以智能假手为例,建设指标体系应考虑产品的传统性能指标和新指标,结合技术发展合理保留、完善或删除传统基础性能指标,慎重确定产品智能化后新性能指标和智能特征评价指标的名称、类别和具体要求;测试方法应与指标体系相对应,分析各指标测试方法的现状,决定借鉴或修改现有的测试方法或研究制定新的测试方法。

关键词:智力;产品;指标体系;测试方法;智能假手

1 引言

人工智能(AI)是一项快速发展的新兴技术,已经在许多领域得到广泛应用。采用AI技术的产品称为智能产品,在保留产品传统性能的基础上,利用AI技术对性能进行提升和扩展,并具有智能感知、识别、记忆等能力,实现升级,性能远超原有产品标准。原有标准无法对产品新的智能相关指标进行测试,不利于促进行业有序发展和良性竞争,因此迫切需要制定智能产品新标准。本文基于智能假手产品的发展情况和国家标准《智能假手通用要求》的编制经验,从智能产品标准的核心内容、指标体系及其测试方法等方面探讨了构建过程中的常见问题和解决方案,为其他智能产品标准的制定提供参考。

2、智能产品指标体系的建立

智能产品指标

由以下三类指标组成:产品基础性能指标、产品新AI相关性能指标和产品智能特征指标。

2.1 产品的基本性能指标

2.1.1 指标选择根据产品的基本性能指标反映产品的传统性能,表征产品的典型能力特征。这些指标主要由现有的产品标准规定。智能产品是利用AI技术,借助新的技术手段实现产品基本功能,并得到扩展和改进的产品。因此,智能产品是传统产品的一个新分支,应该满足传统产品标准在该领域的基本要求。智能产品的标准也应与传统产品标准相协调,可以在原有的基础上进行升级优化。以智能假手为例,该产品是电动义手的一个新分支,其在假肢产品领域的地位如图1所示。如图1所示,智能假手的上级产品包括:电动假手、电动上肢假肢、上肢假肢、假肢等。智能假手的产品标准应与上述产品标准相协调,其中电动假手尚未制定单独的产品标准,其要求结合GB/T18027《电动上肢假肢部件》第4.2.1节(电动假手)和第4.2.2节(电动腕关节),因此智能假手应满足GB/T18027中传统假手的基本指标要求, 并在此基础上进行扩展。GB/T18027是智能假手产品标准编制时需要参考的主要优势标准。摘录了GB/T180274.2.1和4.2.2中电动假手和电动腕关节的主要性能要求,如表1左栏3所示

2.1.2 指标的采用情况按表1规定的性能要求逐项分析和测试。根据新产品的特点,确定直接采用并推荐进行完美定制的项目。表1中要求的采用和分析结果如下:(1)表1中,建议在GB/T18027的基础上适当降低序列号3“指端夹力”和序列号6“指端自锁电阻”两个指标的限值。由于传统假手产品的指端力量是指五个手指的综合力量,而新型智能假肢手指末端力量可以针对每个手指单独测量,适当降低单指力量要求,而不影响整只手的力量。这样还可以节省机械传动的能耗,降低产品质量,使产品更轻、更灵活;(2)序号12《可靠性要求》表1中GB/T18027主要考虑机械传动的可靠性,并将环境适应性内容纳入可靠性。新一代智能假手包括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。此外,环境适应性要求应与可靠性要求分开,电子设备的环境适应性要求应单独列出;(3)表1中其他要求的项目可以直接采用。

2.1.3 确定指数的新极限值

修订后应采用以下两种方法确定拟修订指标的新限值:(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,经协调确定行业认可的标准限值。

2.2 采用AI后的新使用性能指标使用

人工智能技术后,可以扩展产品的性能,并可以推导出与产品使用特性密切相关的新性能指标。例如,智能假手增加了两个新指标:运动自由度和动作模式。(1)行动自由度可分为:a.手腕的活动自由度,可分为外旋和弯曲两种模式,并规定了它们组合使用的要求;b.手指的活动自由度,可分别规定拇指、食指、中指(无名指、小指)的自由度和组合使用要求。(2)动作模式是指日常生活中所需的基本手势,如抓、捏、抬、拔等动作和其他单指或多指组合动作在运动自由范围内。具体指标可根据用户需求定制。

2.3 产品智能特性指标智能产品

还应添加描述产品智能特性的相关指标。例如,智能假手,其智能特性包括智能学习能力、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;学习动作模式的能力;适应新产品或算法等的能力 (2)智能控制能力,包括:动作判别精度;动作实现时间;容错等 (3)感官能力,包括:触摸;热感。对于智能假手,在制定其智能特性指标时还应考虑以下因素:(1)具体指标项目和指标限值应合理调整;(2)同一指标应分为:a.产品的固有能力指标(健康人在操作和使用时可以发挥的能力);b.残疾用户在不同康复阶段操作假手的能力。

3、智能化产品性能测试方法

3.1 测试方法开发原则制定试验方法

的原则如下:(1)对于保留传统指标的,直接参照上级标准规定的试验方法;(2)对修订后的传统指标,应在上级标准基本测试方法的基础上进行合理调整,形成智能产品的测试方法;(3)对产品的新使用性能指标和智能指标,应增加与新指标相对应的测试方法。

3.2 新增指标测试方法示例

以智能假手的两个新指标为例,接受它们相应的测试方法。(1)智能学习能力强,采用定期检查方法进行测试,检查内容包括: a.在假手信号处理APP中查看训练恢复数据记录,比较用户在此期间运动神经反应数据的变化,评估其运动神经康复的进度;b、在假手APP中查看运动信息数据记录,比较用户可以完成的动作模式数量,以及同一动作模式的完成时间和完成质量的变化;c、检查用户现场使用情况,观察并记录其动作完成情况,评估用户操作能力的提高情况。2)动作模式,让智能假手在检查过程中处于正常工作状态,并依次做出以下规定的动作模式,并记录完成情况: a.抓握动作:抓握三个不同大小和质地的圆形或圆柱形物体(西红柿、鸡蛋、乒乓球或矿泉水瓶);b.夹紧动作:第一-第二根手指或一-2-第三根手指成功抓住一张餐巾纸或A4打印纸;c.捏合动作:拇指和第二、第三指成功捏铅笔;d. 提升动作;提升不同重量的物体(100g、300g、500g、1000g);e.其他单指或多指组合动作:记录拇指-食指和拇指-中指反指动作完成时间;f.测量三次并取平均值。

4 结论

智能产品开发和标准编制

是一个新兴领域,在人工智能技术快速进步的同时,分阶段、逐步建立智能产品各时期的性能指标体系和相应的测试方法,编制及相关标准,是保证了智能产品开发的质量和市场管理秩序,让人们安心享受人工智能的好处。本文介绍的智能假手指标系统和测试方法得到了国内同行的推广,成为产品开发和验收的技术依据,相关产品检测中心研究了新指标测试方法的测试平台改造方案,为产品的规范化开发提供了有力保障。