ICS25.040.30
J07 靄黔
中 華 人 民 共 和 國(guó) 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn)
GB/T20868一2007
工業(yè)機(jī)器人 性能試驗(yàn)實(shí)施規(guī)范
Industrialrobot一DetailedimPlementationsPeciflcation
for P er for 們n an ce an d re la tedtest
2007一01一18發(fā)布 2007一08一01實(shí)施
中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局
發(fā) 布
中 國(guó) 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn) 化 管 理 委 員 會(huì)GB/T20868一2007
.日J(rèn)‘ 口J.
月IJ 呂
本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。
本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)與集成標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。
本標(biāo)準(zhǔn)起草單位:北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所、北京理工大學(xué)機(jī)器人研究所。
本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人:陸際聯(lián)、胡景謬、郝淑芬、聶爾來(lái)、許瑾。
本標(biāo)準(zhǔn)首次發(fā)布。GB/T20868一2007
工業(yè)機(jī)器人 性能試驗(yàn)實(shí)施規(guī)范
范圈
本 標(biāo) 準(zhǔn) 提供了制造商和用戶等使用GB/T12642一2001對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行性能試驗(yàn)時(shí)的實(shí)施細(xì)則
和操作步駭.
本標(biāo) 準(zhǔn)供 工業(yè)機(jī)器人制造廠商、試驗(yàn)部門、機(jī)器人用戶使用。
2 規(guī)范性引用文件
下 列 文 件中的條款通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有
的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究
是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
GB /T 12642一2001 工業(yè)機(jī)器人 性能規(guī)范及其試驗(yàn)方法(eqvISO9283:1998)
GB / T 12643一1997 工業(yè)機(jī)器人 詞匯(eav1508373:1994)
3 術(shù)語(yǔ)和定義
本標(biāo)準(zhǔn)采用GB/T12643中給出的術(shù)語(yǔ)及定義。
4 性能試驗(yàn)的實(shí)施
制 造 商 、用戶和獨(dú)立的試驗(yàn)部門均可按標(biāo)準(zhǔn)所述的試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)某個(gè)機(jī)器人或樣機(jī)進(jìn)行研究和檢驗(yàn)，
但定型試驗(yàn)和驗(yàn)收試驗(yàn)必須在經(jīng)過(guò)批準(zhǔn)的有認(rèn)證資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室或制造商、用戶以外的具有符合標(biāo)準(zhǔn)要
求的試驗(yàn)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。
實(shí)施 規(guī) 范 對(duì)GB/T12642的規(guī)定做了進(jìn)一步陳述和解釋，以便于操作。
5 試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作
為 保 證 試驗(yàn)的順利進(jìn)行，制造商和試驗(yàn)部門在試驗(yàn)前必須做好充分的準(zhǔn)備
5.1 制造商的準(zhǔn)備工作
a) 對(duì) 被試機(jī)器人進(jìn)行全部功能檢查，并檢查機(jī)器人控制器中的所有可設(shè)置參數(shù)。在試驗(yàn)過(guò)程中，
如 果 不 得 不 重 新 調(diào)整機(jī)器人或設(shè)置參數(shù)，需重新開(kāi)始試驗(yàn)。
b) 如 果被試機(jī)器人在試驗(yàn)部門安裝，機(jī)器人制造商必須提出安裝的建議，備足所需的壓板及緊
固件 ，以 確 保 被 試 機(jī)器人穩(wěn)固地安裝于試驗(yàn)環(huán)境，避免試驗(yàn)過(guò)程中機(jī)器人高速運(yùn)動(dòng)時(shí)因基礎(chǔ)不
穩(wěn) 造 成 的 振 動(dòng) 對(duì) 性能指標(biāo)的影響.
c) 選 定需要測(cè)量的性能指標(biāo)。針對(duì)被試機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)合，可按GB/T12642附錄B選擇所要
測(cè) 量 的 性 能 指 標(biāo) 。
d) 按 G B/T12642的6.3的要求，規(guī)定試驗(yàn)的環(huán)境條件和正常操作條件。
e) 按 被試機(jī)器人的額定負(fù)載，參照GB/T12642圖1，制造質(zhì)量、重心位置和慣性力矩符合要求的
試 驗(yàn) 用 末 端 執(zhí) 行 器，并向試驗(yàn)部門提供其圖紙 如果某些性能指標(biāo)需要在10%額定負(fù)載或由
制 造 商 指 定 其 他 數(shù)值下進(jìn)行附加試驗(yàn)，則試驗(yàn)用末端執(zhí)行器應(yīng)能方便地減重。機(jī)器人控制器
中 的 工 具 中 心 點(diǎn) (TCP)位置參數(shù)應(yīng)按所制造的末端執(zhí)行器的數(shù)據(jù)設(shè)置。
f) 按 被 試機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)確定位姿特性和軌跡特性的試驗(yàn)速度。位姿特性和軌跡特性的額定
速 度 可 以 不 同 。 對(duì)于位姿特性，是否以50%或10%額定速度進(jìn)行試驗(yàn)，由制造商確定。GB/T20868一2007
9) 按 G B/T12642的6.8的要求選定測(cè)量平面。對(duì)于6軸機(jī)器人，制造商如不選用cl一CZ一C，一C。
作 為測(cè) 量 平 面 ，則 應(yīng)在征得試驗(yàn)部門同意的情況下規(guī)定特殊的測(cè)量平面;對(duì)于少于6軸的機(jī)器
人 ，制 造 商 應(yīng) 指 定 選用的測(cè)量平面。
h) 計(jì) 算測(cè)量平面上的5個(gè)試驗(yàn)位姿P;~P。。試驗(yàn)位姿以何種坐標(biāo)表示.取決于被試機(jī)器人的編
程 方 式 。 如需 測(cè) 量 最小定位時(shí)間及重定向軌跡準(zhǔn)確度，則還需按GB/T12642圖6、表19和圖
24 計(jì) 算 測(cè) 試 立 方 體對(duì)角線上一系列定位點(diǎn)的位姿。
1) 如 不 選用GB/T12642的6862規(guī)定的試驗(yàn)軌跡，制造商應(yīng)對(duì)所選擇的試驗(yàn)軌跡加以說(shuō)明。
j) 按 每 一試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)要求編制運(yùn)動(dòng)程序。原則上可采用任何一種編程方式，但若
采用 離線 編 程方 式 ，則試驗(yàn)前必須實(shí)現(xiàn)編程所用的坐標(biāo)系與測(cè)量坐標(biāo)系之間的高精度轉(zhuǎn)換，具
有 相 當(dāng) 大 的 難度 ，因而，不推薦使用離線編程方式。
k) 為 了使測(cè)量?jī)x器的數(shù)據(jù)采集與機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)同步，選定機(jī)器人控制器的開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)，并
在 機(jī) 器 人 運(yùn) 動(dòng) 程 序中適時(shí)地將該輸出置1。
52 試驗(yàn)部門的準(zhǔn)備工作
a) 根 據(jù) 機(jī)器人制造商的建議安裝被試機(jī)器人，所選用的測(cè)試儀器亦應(yīng)穩(wěn)固地設(shè)置，避免試驗(yàn)過(guò)程
中被 試 機(jī) 器 人 與 儀 器間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
b) 按 照制造商選定的需測(cè)量的性能指標(biāo)，制定試驗(yàn)實(shí)施計(jì)劃。
c) 試 驗(yàn) 時(shí)直接的測(cè)量點(diǎn)可以不是GB/T12642圖1中的TCP，但試驗(yàn)結(jié)果必須表達(dá)TCP處的特
性 。 試 驗(yàn) 部 門 應(yīng) 確定直接測(cè)量點(diǎn)的位置并按制造商提供的末端執(zhí)行器圖紙確定其與TCP的
轉(zhuǎn) 換 關(guān) 系 。
d) 檢 查所選用的測(cè)試儀器，保證其不確定度滿足GB/T12642的6.5的要求。
e) 保 證 試驗(yàn)環(huán)境滿足GB/T12642的 6.3.2的要求，試驗(yàn)環(huán)境中不應(yīng)有其他設(shè)備造成的明顯
振 動(dòng) 。
f) 熟 悉 被試機(jī)器人的性能和操作條件，并對(duì)機(jī)器人制造商的試驗(yàn)運(yùn)動(dòng)編程提出建議。
9) 檢 查機(jī)器人制造商編制的運(yùn)動(dòng)程序是否符合試驗(yàn)的要求。
h) 按 照機(jī)器人控制器開(kāi)關(guān)量輸出的電平，準(zhǔn)備與測(cè)量?jī)x器啟動(dòng)采集的輸人端相應(yīng)的接口裝置。
儀器的選擇
對(duì)于被試機(jī)器人必須運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)項(xiàng)目，測(cè)量?jī)x器不應(yīng)對(duì)運(yùn)動(dòng)造成明顯的干擾，因此，應(yīng)盡可能
采用非接觸式測(cè)量?jī)x器。
如有部分測(cè)量?jī)x器需附加在被試機(jī)器人上，其質(zhì)量應(yīng)盡可能小，附加質(zhì)量的位置亦應(yīng)盡可能
不在機(jī)械接口上。
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測(cè)量的不確定度不能超過(guò)被測(cè)特性數(shù)值的25%，這里的被測(cè)特性應(yīng)是由機(jī)器人制造
商提出的技術(shù)指標(biāo)的數(shù)值，而不是實(shí)際測(cè)量出的數(shù)值。例如，被試機(jī)器人位置軌跡重復(fù)性的指
標(biāo)為lmm，測(cè)量系統(tǒng)總的不確定度為。.Zmm，實(shí)際測(cè)量出的位置軌跡重復(fù)性為0.lmm，應(yīng)
認(rèn)為測(cè)量系統(tǒng)的不確定度是滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的，但實(shí)際測(cè)出的0.lmm的位置軌跡重復(fù)性可信
度不大。此例中，如果測(cè)量系統(tǒng)總的不確定度小于。.04 mm，則實(shí)際測(cè)出的0.lmm的位置軌
跡重復(fù)性可信度較大。
軌跡特性、超調(diào)量和位置穩(wěn)定性的測(cè)量均要求測(cè)量?jī)x器的數(shù)據(jù)采集速率足夠高?？砂聪率鲆?br/>求選擇數(shù)據(jù)采集速率:
— 制造商在軌跡運(yùn)動(dòng)編程時(shí)已確定加、減速時(shí)間，測(cè)量?jī)x器的采集速率應(yīng)保證在加、減速段
的 數(shù) 據(jù) 采集點(diǎn)數(shù)不小于1。;
— 位置超調(diào)量試驗(yàn)時(shí)，位姿試驗(yàn)速度乘以采樣間隔時(shí)間不應(yīng)大于超調(diào)量指標(biāo)。
— 或者，如果位姿穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)測(cè)出機(jī)械接口有明顯的振動(dòng)，則采樣間隔時(shí)間不應(yīng)大于振動(dòng)GB/T20868一2007
周期 的 1/ 10。
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的所有測(cè)試項(xiàng)目可歸結(jié)為測(cè)量TCP的三維空間位置和腕法蘭平面的三維姿態(tài)及它
們隨時(shí)間的變化。除直接測(cè)量這些數(shù)據(jù)外，允許間接測(cè)量。例如，腕法蘭平面的姿態(tài)可根據(jù)其
上三個(gè)點(diǎn)的空間位置推算。因此，從測(cè)量?jī)x器所獲得的獨(dú)立測(cè)量值必須與測(cè)量要求相對(duì)應(yīng)。
例如，若要求同時(shí)測(cè)量TCP的三維空間位置和腕法蘭平面的三維姿態(tài)，測(cè)量?jī)x器至少應(yīng)得到