GBT 12642-2001 工业机器人 性能规范及其试验方法

ICS 25.040.30 J 28 GB 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 Gs/T 12642一2001 eqv ISO 9283:1998 工业机器人 性能规范及其试验方法 Industrial robots- Performance criteria and related test methods 2001一11一02发布 2002一05一01实施 中 华 人 民 共 和 国 国家 质 量 监 督检 验 检 疫 总 局 发 布 GB/'r 12642-2001 目 次 前言 ·············································································································。·····一 m ISO前言 ··································································································。··········一 N 引言 ·······································································。。·······································⋯⋯ V 1 范围 ····················。··················。··········································。··························⋯⋯ 1 2 引用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ·····。·················································。····。···········································⋯⋯ 1 3 定义 ·····················································································。·····。···················⋯⋯ 1 4 单位 ·············。·······························，··········。····················································，⋯⋯ 2 5 缩略语和符号 ·........................................................................................................ 2 5. 1 基本缩略语 ···········。···。···················································。······························⋯⋯ 2 5. 2 量值 ····················。···。···················································································⋯⋯ 2 5. 3 下标 ············································································································⋯⋯ 3 5. 4 其他符号 ······························。···································································。···⋯⋯ 3 6 性能测试条件 ·........................................................................................................ 3 6. 1 机器人安装 ···················。············································，·············。···················⋯⋯ 3 6. 2 测试前条件 ············································。·········。··········································⋯⋯ 3 6. 3 操作和环境条件 ····。·······························································。··········。·············⋯⋯ 4 6. 4 位移测量原则 ·。··························，·····································。·····························⋯⋯ 4 6. 5 仪器 ·········································。··································································⋯⋯ 4 6. 6 机械接口的负载 ·.................................................................................................. 4 6. 7 试验速度 ··························································。····。······································⋯⋯ 6 6. 8 试验位姿和跟踪轨迹的定义 ·................................................................................... 7 6. 9 循环次数·····································································。······。····。··················⋯⋯ n 6.10 试验 步骤 新产品开发流程的步骤课题研究的五个步骤成本核算步骤微型课题研究步骤数控铣床操作步骤 ··············································。····················································⋯⋯ 11 6.n 试验特性— 应用 ···················································。···································⋯⋯ n 7 位姿特性·········································································································⋯⋯ 12 7. 1 一般说明·........................................................................................................... 12 7. 2位姿准确度和位姿重复性···························。····。·············································.·.⋯⋯12 7. 3 距离准确度和重复性·················································。···························..·.....·⋯ ⋯ 17 7.4 位置稳定时间···························································，···························。········⋯⋯ 20 7. 5 位置超调量··································································································。··一 21 7. 6 位姿特性漂移······，··································。。···。·········。·······································⋯⋯ 22 7. 7 互换性 ········。·····················································································。············。⋯ 24 8 轨迹特性·.........................................................................................................·一 24 8. 1 概述······································。··································································⋯⋯ 24 8.2 轨迹准确度································································。··································⋯⋯ 25 8. 3 轨迹重复性 ············。································································，·····················⋯⋯ 26 8.4 重定向轨迹准确度··························································································⋯⋯27 GB/T 12642-2001 8. 6 拐角偏差·····························································，····。···································⋯⋯ 28 8.6 轨迹速度特性·····················。··········································································⋯⋯ 29 9 最小定位时间····················‘···，···············。·········，，······································‘·······⋯⋯ 31 10 静态柔顺性 ······，- ······················，.·“·····，·······‘··················· ·⋯⋯ 32 11 面向应用的特殊性能规范 ·.........................................................................······⋯⋯ 32 11. 1 摆动偏差 ··································································································⋯⋯ 32 12 试验报告 ··········································································，···························⋯⋯ 33 附录A(标准的附录) 对比试验的参数 ··················。··，···············································⋯⋯ 34 附录B(提示的附录) 典型应用性能规范的选择指南 ··，，，···············-··············· ·····，，，一 38 附录C(提示的附录) 试验报告实例 ·............................................................................. 39 GB/T 12642- 2001 前 言 本标准等效采用国际标准ISO 9283:1998。该标准是国际标准化组织对原有的ISO 9283:199。及 Amendment 1 :1991进行复审后修订的。本标准根据该标准的技术内容对我国的GB/T 12642-1990 《工业机器人 性能规范》和GB/T 12645-1990《工业机器人 性能测试方法》进行了修订，并按 ISO 9283:1998的版本格式将我国原有的两项标准合并成一项。在编写格式上除遵照GB/T 1. 1-1993 增加我国前言及在引用标准中按我国已发布的国家标准，更改为我国编号及名称外，其他全部与之一一 对应 。 本标准和国标199。版相比有较大的变动。1990版是参照采用当时的ISO/DIS 9283编制的。在标 准的内容中增加了缩略语和符号的章节;在位姿特性和轨迹特性的项目上有所增删;在规范项目的释 义、图例和计算公式上补充了内容，并作了一些增删和修改;计算公式的符号作了较大变动;作为标准的 附录增加了进行机器人对比试验时所选用的各项参数的规定;作为提示的附录增加了机器人典型应用 时选择哪些性能规范的建议。 本标准自实施之日起代替GB/T 12642-1990《工业机器人 性能规范》和GB/T 12645-1990((工 业 机器人 性能测试 方法 》。 本标准的附录A为标准的附录，附录B,附录C为提示的附录。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国工业自动化系统标准化技术委员会归口。 本标准起草单位:北京机械工业自动化研究所、华南理工大学、北京理工大学。 本标准主要起草人:胡景锣、刘桂雄、陆际联。 GB/T 12642-2001 ISO前言 ISO(国际标准化组织)是由各国标准化团体(ISO成员体)组成的世界性的联合组织。国际标准的 制定通常是由ISO的技术委员会来进行的。对技术委员会已确定的项目，有兴趣的每个成员体有权派 代表参加该技术委员会的工作。与ISO有联系的各国际组织、政府和非政府的团体也可参加有关工作。 在电工技术的标准化方面，ISO与国际电工委员会(IEC)紧密合作。 技术委员会采纳的国际标准草案，在ISO理事会作为国际标准接受之前，提交各成员体投票表决。 按ISO/IEC导则，需有技术委员会或分技术委员会中P成员体投票数的2/3赞成，且反对票少于总投 票数的1/4，才能批准发布。 国际标准ISO 9283是由工业自动化系统和集成技术委员会ISO/TC184的制造业机器人分技术委 员会SC2制定的。 第二版删除和替代第一版(ISO 9283;1990和修正案1;1991)，且是技术修订版。 附录A是本国际标准的正式组成部分。附录B和附录C仅作为资料。 GB/T 12642-2001 引 言 GB/T 12642是涉及工业机器人的系列国际标准之一，其他还有诸如安全、通用特性、坐标系、术语 和机械接口等方面的标准。这些标准是相互关联的，且和其他标准有关。 制定GB/T 12642的目的是便于机器人及其系统的制造商和用户间的沟通。GB/T 12642定义了重 要的性能指标，说明这些指标应怎样给定，并推荐了试验方法。本标准的附录C举例说明如何编写试验 结果报告。本标准给出试验方法中的那些特性是对机器人性能起显著影响的性能指标。 本标准的用户根据具体要求选择需要测量的性能指标。 根据机器人的类型和要求，可全部或部分地采用本标准所述的试验。 GB/T 12642标准的核心是单个特性试验。附录A中有位姿特性和轨迹特性对比测试的具体参数。 本标准的附录B对于典型应用提供了选择试验项目的指南。 本标准的附录C提供了试验报告的格式，包含所需的最少信息和试验结果的汇总。 中 华 人 民共 和 国 国 家标 准 工业机器人 性能规范及其试验方法 Industrial robots- Performance criteria and related test methods GB/'r 12642-2001 eqv ISO 9283:1998 代替GB/T 12642-1990 GB/T 12646-1990 范 围 本标准规定了操作型机器人下列性能指标及其测试方法: — 位姿准确度和位姿重复性; — 多方向位姿准确度变动; — 距离准确度和距离重复性; — 位置稳定时间; — 位置超调量; 一 位姿特性漂移; — 互换 性; — 轨迹 准确度和轨迹重 复性 ; 一一重定向轨迹准确度; — 拐角偏差; — 轨迹速度特性; — 最小定位时间; — 静态柔顺性 ; — 摆动偏差 对于某一具体机器人的试验，本标准并不规定应选择上述的哪些性能指标。本标准所述的试验项目 主要用于研究和检验某个机器人的指标，但也可用于样机试验、定型试验或验收试验 为了对比不同机器人的性能指标，按照本标准的规定，下列参数必须相同:试验立方体的尺寸、试验 用负载、试验速度、试验轨迹、试验循环和环境条件。 附录A(标准的附录)给出了用于位姿特性和轨迹特性进行对比测试时的具体参数 本标准适用于GB/T 12643中定义的所有工业机器人，本标准术语“机器人”指的是工业机器人。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均 为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB/T 12643-1997 工业机器人 词汇(eqv ISO 8373:1994) GB/T 16977-1997 工业机器人 坐标系和运动命名原则(eqv ISO 9787:1990) GB/T 12644--2001 工业机器 人 特性表示(eciv ISO 9946:1999) 3 定义 本标准采用 GB/T 12643中给出的定义和下列定 义。 中华人民共和国 国家质 f监督检验检疫 总局 2001一11一02批准 2002一05一01实施 Gs/'r 12642-2001 3.1集群 cluster 用于计算准确度和重复性特性的一组测量点(图8表示图解法示例) 3.2 重心 barycentre 对于由坐标(二一y;- )确定的n个点的集群，该集群的重心是坐标为均值r,y,z的点。r,yj的 计算公式在7. 2. 1中给出。 3.3 测量停顿时间 measuring dwell 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 数据前在测量点处的延迟时间(如发出“到位”控制信号与测量装置“开始测量”之间的时间)。 3.4测量时间 measuring time 记 录量值 所用的时间 。 4 单位 除非另有规定，所有单位如下: — 长度以毫米计 ···········，·····‘···············，······················。··············一 (mm) — 角度以弧度或度计 ··············................................................ (rad)或((0) — 时间以秒计······································，······················，················⋯⋯ (s) — 质量以千克计 ·...................................····..........................···⋯⋯ (kg) — 力以牛顿计 ··········································································⋯⋯ (N) — 速度以米/秒·。······················。··············。················，···············⋯⋯ (m/s) 或度/秒 ·..........................····································，·，······⋯⋯ (丫s) 或弧度/秒计 ·····································································⋯⋯ (rad/s) 缩略语和符号 本标准采用下列缩略语和符号。 基本缩略语 V F d P T V W E 量值 a,b.c 准确度 重复性 变动 波动 漂移 位姿 路径(轨迹) 速度 摆 动 互换性 Accuracy Repeatability Variation Fluctuation Drift Pose Path (Trajectory) Velocity Weaving Exchangeability ? ? z,y,z 对X>Y,Z轴的姿态(角分量) 沿X,Y,2轴的直线坐标 测量循环次数 沿轨迹测量点数 标 准偏差 两点之间的距离 实到位姿和各个实到位姿集群重心间的距离 轨迹 速度 ? ? GB/T 12642-2001 A尸 R尸 vA尸 AD RD t OV dA尸 dRP AT RT CR CO AV RV FV WS W F 位姿准确度 位姿重复性 多方向位姿准确度变动 距离准确度 距离重复性 位置稳定时间 位置超调量 位姿准确Y漂移 位姿重复性漂移 轨迹准确度 轨迹重复性 拐角圆角误差 拐 角超 调 轨迹速度准确度 轨迹速度重复性 轨 迹速度波动 摆 幅误 差 摆频误 差 5.3 下标 a,b,c r,y,z c ? ，? ，? K P 5.4 其他符号 C,到 Cq E,到 E, G 0 表示对X,Y,Z轴的姿态特性 表示沿X,Y,Z轴的定位特性 指令 表示第 i点 表示第J次循环 表示第 k次方向 表示h次方向 表示位姿编号1,2,--- 拐角点 (边界) 机器人性能进人规定的轨迹特性内的点 位置 试验立方体的顶点 测量轨迹特性用矩形平面的顶点 各实到位姿集群的重心 测量系统坐标原点 注 1:其他符号在有关章节中解释。 6 性 能测试条件 6.1 机器人安装 根据制造商的建议安装机器人。 6.2 测试前条件 机器人应装配完毕，并可全面操作。所有必要的校平操作、调整步骤及功能试验均圆满完成。 除位姿特性的漂移试验应由冷态开始外，不管制造商是否有规定，其余的试验在试验前应进行适当 GB/T 12642-2001 的预热运行 。 若机器人具有由用户使用的、会影响被测特性的设备，或如果只能用特殊函数来记录特性(如离线 编程给出的位姿校准设施)的设备，则试验中的状态必须在试验报告中说明，并且(与某种特性有关时) 每次试验中均应保持不变。 6.3 操作和环境条件 由制造商指定并由本标准相应的试验方法确定的性能特性，只有在制造商规定的环境和正常操作 条件下才是有效的。 6.3.1 操作条件 试验中所使用的正常操作条件，应由制造商说明。 正常操作条件包括(但不限于):对电源、液压源和气压源的要求，电源波动和干扰，最大安全操作极 限(见GB/T 12644)等。 6.3.2 环境条件 6.3.2.1 一般条件 试验所用的环境条件应由制造商说明，参照6. 3.2. 2的要求。 环境条件包括:温度、相对湿度、电磁场和静电场、射频干扰、大气污染和海拔高度极限。 6. 3.2.2 测试温度 测试的环境温度(0)应为20 C。采用其他的环境温度应在试验报告中指明并加以解释。试验温度 应保持在0士2C。 为使机器人和测量仪器在试验前处于热稳定状态下，需将它们置于试验环境中足够长的时间(最好 一昼夜)。还需防止通风和外部热辐射(如阳光、加热器)。 6.4 位移测量原则 被测位置和姿态数据(二、y;.z;.a;.b;.c;)应以机座坐标系(GB/T 16977)来表示，或以测量设备所确 定的坐标系来表示。 若机器人指令位姿和轨迹由另一坐标系(如离线编程)确定，而不是测量系统来确定，则必须把数据 转换到一个公共坐标系中。用测量建立坐标系间的相互关系。在此情况下，7.2. 1给出的测量位姿不能 用作转换数据的参照位置。参照点和测量点需在试验立方体内，且彼此距离应尽可能大(如，若P、到P, 为测量点，则C"C?C.S , C。可用作参照点) 对于性能规范的有向分量，机座坐标系和所选坐标系的关系应在试验结果中说明。 测量点应离制造商指明的机械接口一段距离，该点在机械接口坐标系(见GB/T 16977)的位置应 予记录(见 图 7), 计算姿态偏差时所用的转动顺序，必须使姿态在数值上是连续的。绕动轴(导航角或欧拉角)旋转， 或绕静止轴旋转是没有关系的。 除非另有规定，应在实到位姿稳定后进行测量。 6.5 仪器 对于轨迹特性、超调量和位姿稳定性的测量，数据采集设备的动态特性(如采样速率)应足够高，以 确保获得被测特性的充分描述。 试验中所用的测量仪器应进行校准，还应估计测量的不确定度并在试验报告中说明。应考虑下列 参数 : — 仪器误差; 一一与方法有关的系统误差; — 计算误差。 测量的不确定度不能超过被测特性数值的25%0 6.6 机械接 口的负载 GB/T 12642-2001 所有试验项目都应在100%额定负载条件下进行，即制造商规定的质量、重心位置和惯性力矩。额 定负载条件应在试验报告中注明。 为表征机器人与负载有关的性能，可采用如表1中指出的将额定负载减至10%或由制造商指定的 其他数值进行附加试验。 如部分测量仪器附加于机器人上，应把其质量和位置当作试验负载的一部分。 图1是试验用末端执行器的实例，其CG(重心)和TCP(工具中心点)有偏移。试验时，TCP是测量 点(MP),测量点的位置应在试验报告中说明。 表 1 试验负载 试 验 特 性 使 用 负 载 100/额定负载