本文探讨机器人控制系统的安全风险以及有效的安全措施，文中除了探讨产业安全标准，并分析了遵循这些标准的关键要求。

工厂自动化是工业4.0的核心，包括工业机器人、自主式行动机器人（AMR）、以及协作式机器人等皆扮演关键角色，并共同促成业界实践现代的工业4.0。如今的机器人变得越来越聪明，并具备更高的协作能力，不论在有人与无人操作的情况下都能执行各种复杂任务。更高层级的自动化以及更广泛地运用机器人，亦促成对机器人控制系统面临着更高的物理维安，以及资安抗骇的要求。

从机器人最初大多应用於工厂环境，发展至今已广泛用在诸多不同领域，包括医疗、军事、物流、以及农业等。对於物理维安与资安抗骇的需求而言，此方面的重要性远甚过於10年前。相关的应用场域中，各种意外都可能发生，其中，由恶意攻击引发的事件尤其关键，恶意劫持与控制机器人都可能造成严重的经济与财务损失。

机器人控制系统的安全风险

图一显示典型的安全风险，可能引发对机器人控制系统的恶意攻击。

图一 : 机器人控制系统的安全风险

表一所列举的是与安全风险相关的疑虑及概述：

工业与机器人领域的规范与法律 促进资安韧性与保护运作

资安领域的面貌快速演变，越来越多的规范与法律也瞄准工业与机器人领域。其中一些针对资安抗骇的法律，包括《欧盟网路安全法》、《欧盟网路韧性法》以及《美国关键基础设施资安事件通报法》。另外中国与印度也逐步制定相关的规范与法律。 美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology；NIST）的操作技术（OT）安全指南 ，以及如IEC 62443 此类标准提供方向，让我们能采取安全设计（secure-by-design）的原则与设计，协助开发的控制系统能具备充分的韧性，得以抵御各种网路攻击。

IEC 62443制定 IACS 安全性规范

IEC 62443针对工业自动化与控制系统安全（Industrial Automation and Control Systems Security；IACS）制定了安全性规范。此为一项各界广泛采纳的标准，用以开发工业自动化控制系统，大多数的法律和规范也都建议遵循这项标准，并认可其在保障安全方面的重要性，让我们能够遵循相关规范、??解控制系统中的潜在资安风险、补救控制系统中的安全缺囗、保护关键资产、以及提供其他更多的益处。

图二 : IEC 62443 是一项组件安全标准

虽然IEC标准中有一些部分是专注规范过程与程序，不过IEC 62443-4-1和IEC 62443-4-2则是专门针对组件安全而制定。根据IEC 62443-4-2的规范，零组件的种类包含了软体程式、主机装置、嵌入式装置、以及网路装置。这些标准根据每种零组件必须达到的零组件要求（CR）和增强要求（RE）来为每种零组件类型规范功能安全等级（SL）。其定义了从SL0到SL3的安全等级（SL）。其中SL2与SL3特别要求硬体层面的安全防护。

开发机器人安全系统不可或缺的功能与技术

要建构安全的机器人控制系统，我们需要解决机器人控制系统安全的各项风险。此方面需要的关键功能与技术包括：

u 安全验证：汇整各项安全验证机制，检验装置/零组件的身份

u 安全协同处理器：运用专属硬体执行安全储存与加密作业

u 安全通讯：建置加密协定，保护资料交换的程序

u 存取控制：实施细分的权限，用以限制未经授权的系统存取动作

u 实体安全措施：整合各项措施，藉以防止物理窜改

全套输出式安全IC，像是安全验证晶片与协同处理器，为了因应这些需求量身打造的方案，能简化建置流程与节省成本。这些固定功能IC背後有完备的软体堆叠作为辅助，这些软体是针对主机处理器所设计。

运用分立式安全元件可以提高系统韧性，防止已被入侵的应用处理器去存取储存在独立IC（隔离）内的权证。

除了这些方面之外，系统开发者必须采取结构化的方法来保护开发程序，包括收集各项需求、建立与分析威胁模型、安全设计、实施、测试、认证、以及维护等方面。依循安全开发生命周期（SDL）可确保从一开始安全即融入到开发程序之中。

ADI不仅是供应晶片等整套输出式安全IC的厂商，藉由整合安全与机器人方面的专业技术，已蜕变成一个理想的解决方案供应商，能够克服在维护机器人系统方面衍生的各种独特挑战。让客户能够建构出全方位的解决方案，兼顾硬体、软体、以及系统层级的设计考量。

ADI认识到机器人系统的安全需要全面覆盖的设计，因此决定跳脱出零组件层级的方案，采取系统层级的视野角度。我们衡量了各种因素，包括硬体、软体、通讯、以及整合，确保所有关键零组件都无缝地整合。

ADI与汽车产业的合作，展现在无线电池管理系统（wBMS）的成果上，并反映在建构强韧安全措施上的诸多卓越能力。ADI藉由与客户紧密合作，成功开发出一套完全维安与抗骇的ISO 21434认证wBMS系统。鼓励机器人产业进行类似的合作，就能促成客户运用ADI在安全实作方面的专业。藉由和相关产业夥伴的紧密结盟，ADI得以持续发展兼顾物理维安与数据资安的机器人系统，引进从汽车产业所累积的经验与成功战绩。

机器人关节控制器的使用情境范例

图三显示在机器人关节中，机器人关节控制系统的系统设计。

图三 : MAXQ1065在机器人联合控制系统中的潜在应用

在这项设计中，MAXQ1065的潜在应用变得显而易见，因为它能促成安全开机功能，进而提升系统的整体安全。此外，MAXQ1065本身还具备诸多额外功能，例如安全密钥储存、安全通讯协定、以及译密作业等。後续的专文将深入探讨这些应用情境，以及探讨其实际应用。

总结

在维护未来机器人的安全方面，资安扮演十分重要的角色。包括安全验证、加密通讯、供应链防骇等强韧措施，皆是防范各种威胁极为关键的环结。藉由优先维护资安以及运用ADI的专业，不仅能够充分发挥机器人的潜能，还能够防范在互连世界中各种新浮现的风险。

（本文作者Manoj Rajashekaraiah为ADI首席工程师）