T-CRSS 0019-2024 重載工業(yè)機器人 全域定位精度 試驗方法

ICS25.040.30CCSJ28CRSSIndustrialrobotswithheavyduty-Positionalaccuracyinfullrangeofmotion-TestIT/CRSS0019—2024前言 II 12規(guī)范性引用文件 3術語和定義 4試驗條件與方法 24.1試驗報告 24.2試驗條件 24.3試驗方法 3附錄A（資料性）試驗報告實例 6A.1重載工業(yè)機器人基本信息 6A.2試驗條件 6A.3試驗參數 6A.4試驗結果表 6T/CRSS0019—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由重慶市機器人學會提出并歸口。本文件起草單位：重慶凱瑞機器人技術有限公司、重慶大學、重慶凱瑞認證服務有限公司、重慶文理學院、重慶智能機器人研究院、中國科學院重慶綠色智能技術研究院、廣東天太機器人有限公司、庫卡機器人（廣東）有限公司、廣州數控機器人科技有限公司、重慶城市職業(yè)學院、中國汽車工程研究院股份有限公司、重慶三電智能科技有限公司、中國軟件評測中心（工業(yè)和信息化部軟件與集成電路促進中心）、重慶郵電大學、東方電氣集團科學技術研究院有限公司、埃夫特智能裝備股份有限公司、重慶魯班機器人技術研究院有限公司、重慶科技學院。本文件主要起草人：王茂林、陳才、唐臣玉、谷明信、夏亮、何國田、尚明生、何志雄、李建韜、李永和、江文明、韓亞軍、管越、黃偉、吳曾萍、孫添飛、李本旺、趙贏、梁學修、雷建勇、李會蘭、李帥永、凌樂、魏清平、馬翔宇、李曉光、彭鑫、何宋西瑩、李香、李輝、向學位、賀吉、陳仕聰。1T/CRSS0019—2024重載工業(yè)機器人全域定位精度試驗方法本文件規(guī)定了重載工業(yè)機器人全域定位精度的術語和定義、技術要求、試驗條件和試驗方法等。本文件適用于重載工業(yè)機器人(額定負載不小于150kg且最大工作半徑不小于2000mm)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T12642-2013工業(yè)機器人性能規(guī)范及其試驗方法GB/T12643-2013機器人與機器人裝備詞匯3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1工業(yè)機器人industrialrobot自動控制的、可重復編程、多用途的操作機，可對三個或三個以上軸進行編程。它可以是固定式或移動式。在工業(yè)自動化中使用。——操作機，含致動器；——控制器，含示教盒和某些通訊接口（硬件和軟件）。[來源：GB/T12643-2013]3.2額定負載ratedload正常操作條件下作用于機械接口或移動平臺且不會使機器人性能降低的最大負載。注：額定負載包括末端執(zhí)行器、附件、工件的慣性作用力。3.3工作空間workingspace由手腕參考點所能掠過的空間，是由手腕各關節(jié)平移或旋轉的區(qū)域附加于該手腕參考點。3.4最大空間maximumspace機器人活動部件所能掠過的空間加上由末端執(zhí)行器和工件運動時所能掠過的空間。注：對于移動平臺來說，這個空間可以認為是移動時理論上能到達的全部空間。3.5最大工作半徑maximumworkingradius機器人在最大工作空間時操作臂的長度。3.6重載工業(yè)機器人industrialrobotswithheavy-duty額定負載不小于150kg且最大工作半徑不小于2000mm的工業(yè)機器人，應用于汽車裝配、搬運、碼垛、點焊、打磨、建筑等場景。3.7全域定位精度positionalaccuracyinfullrangeofmotion2T/CRSS0019—2024重載工業(yè)機器人在所有工作范圍內的定位精度，不限于位姿準確度、位姿重復性、位置穩(wěn)定時間、位置超調量、位姿漂移。3.8位姿準確度poseaccuracy指令位姿和從同一方向接近該指令位姿時的實到位姿平均值之間的偏差。[來源：GB/T12642-2013]3.9位姿重復性poserepeatability對同一指令位姿從同一方向重復響應n次后實到位姿的一致程度。[來源：GB/T12642-2013]3.10位置穩(wěn)定時間posestabilizationtime用于衡量機器人停止在實到位姿快慢程度的性能。[來源：GB/T12642-2013]3.11位置超調量poseovershoot機器人第一次進入門限帶再超出門限帶后瞬時位置與實到穩(wěn)定位置的最大距離。[來源：GB/T12642-2013]4試驗條件與方法4.1試驗報告試驗報告實例參見附錄A。4.2試驗條件4.2.1操作條件重載工業(yè)機器人的正常操作條件，應由制造商說明。正常操作條件包括（但不限于對電源、液壓源和氣壓源的要求，電源波動和干擾，最大安全操作極限等。4.2.2環(huán)境條件試驗的環(huán)境溫度(θ)為20℃。采用其他的環(huán)境溫度應在試驗報告中指明并加以解釋。試驗溫度應為使重載工業(yè)機器人和測量儀器在試驗前處于熱穩(wěn)定狀態(tài)下，需將他們置于試驗環(huán)境中足夠長的時間（最好一晝夜），還需防止外界振動、通風和外部熱輻射（如陽光、加熱器）。注：測量設備不應放在靠近熱源，空調出風口、窗口、門口、地板接應有大型機械及車輛工作，不應有明顯振動，周圍無強電磁4.2.3試驗工作空間及目標點全域試驗工作空間及目標點見圖1。圖1全域試驗工作空間及目標點3T/CRSS0019—2024圖1所示球體半徑R定義為重載工業(yè)機器人運動范圍，球內接立方體（邊長為d）的頂點C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8。立方體內所用平面12個，包括立方體表面6個、斜面6個，分別是：a)C1-C2-C3-C4；b)C5-C6-C7-C8；c)C2-C3-C7-C6；d)C1-C4-C8-C5；e)C1-C5-C6-C2；f)C3-C4-C8-C7；g)C3-C4-C5-C6；h)C1-C2-C7-C8；i)C2-C3-C5-C8；j)C1-C4-C7-C6；k)C1-C5-C7-C3；l)C2-C4-C8-C6。位姿試驗應選用以上平面之一，并在試驗報告中指出選用了哪一個平面。測量平面應平行于以上選用平面。試驗位姿應以基坐標系或關節(jié)坐標系來確定。測試點位于測試平面對角線上，P0是對角線交點，點P1-P8是重載工業(yè)機器人手腕參考點的位置。4.2.4最大工作半徑Rmax試驗運動范圍要求：最大工作半徑Rmax應根據最大運動范圍進行適當選取，試驗運動半徑按比例逐級遞減，向下取整，見表1。表1試驗運動范圍最大運動半徑R4.3試驗方法4.3.1試驗評估參數本試驗全域定位精度包括重載工業(yè)機器人靜態(tài)定位精度和動態(tài)定位精度?！o態(tài)定位精度：位姿準確度、位姿重復性?！獎討B(tài)定位精度：位置穩(wěn)定時間、位置超調量、位姿漂移。注：其中，位姿準確度包括單方向位姿準確度、多方向位姿準確度變動,位姿漂移包括位姿準確度漂移和位姿重復4.3.2試驗要求位姿特性漂移試驗應獨立進行、且位姿特性試驗應在點位或連續(xù)軌跡控制下進行。軌跡特性試驗應在軌跡控制下進行。常用試驗區(qū)域見圖2。注1：試驗順序對實驗結果沒有影響，但為了確定停頓時間，建議先進行位置穩(wěn)定時間試驗后，再進行位姿重復性4T/CRSS0019—2024圖2試驗工作空間與坐標系相對位置4.3.3全域位姿準確度與重復性全域位姿準確度與重復性試驗條件全域位姿準確度與重復性試驗條件應按表2執(zhí)行,建議運行軌跡按照P0-P1-P2-P3-P4-P0為一個循環(huán)。表2全域位置準確度與重復性試驗條件P0-P1-P2-P3-P4全域位姿準確度計算公式參考GB/T12642-2013中7.2.1位姿準確度計算方法。位姿準確度分為位置準確度和姿態(tài)準確度。a)位置準確度為指令位姿的位置與實際到達位置集群重心之差，計算公式見式（1）。式中：x-,y-,Z-——為對同一位姿重復響應n次后所得各點集群中心的坐標；x,y,z——為期望位姿的位置。b)位姿準確度為指令位姿的姿態(tài)與實際達到姿態(tài)平均值之差，計算公式見式（2）。EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up2147483647(-),a)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up2147483647(-),c)式中：a-,b-,EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up2147483647(-),c)——為對同一位姿重復響應n次后所得各點集群中心的坐標；a,b,c——為期望位姿的姿態(tài)角。c)全域位姿準確度計算公式參考GB/T12642-2013中7.2.1位姿準確度計算方法，機器人在全域工作空間的準確度，根據大空間重載工業(yè)機器人常用的三個區(qū)域（前、左、右；區(qū)域1、區(qū)域2、區(qū)域3）分區(qū)測試（見圖2），全域位姿準確度為各測試區(qū)域準確度加權平均。如以下公式平均加權后的全域位姿準確度。計算公式見式（3）。式中：5T/CRSS0019—2024i——測試平面上的點數i=0,1,2,3,4；j——測試區(qū)域的個數j=1,2,3。全域位姿重復性計算全域位姿重復性計算公式參考GB/T12642-2013中7.2.2位姿重復性計算方法。4.3.4全域多方向位姿準確度全域多方向位姿準確度試驗條件應按表3執(zhí)行，全域多方向位姿準確度的試驗方法參照GB/T12642-2013中7.2.3。表3全域多方向位姿準確度試驗條件P0-P1-P2-P3-P44.3.5全域位姿穩(wěn)定時間全域位姿穩(wěn)定時間試驗條件應按表4執(zhí)行，全域位姿穩(wěn)定時間的實驗方法參照GB/T12642-2013中7.4。表4全域位姿穩(wěn)定時間試驗條件P0-P1-P2-P3-P44.3.6全域位姿超調量全域位姿超調量試驗條件應按表5執(zhí)行，全域位姿超調量的實驗方法參照GB/T12642-2013中7.5。表5全域位姿超調量試驗條件P0-P1-P2-P3-P44.3.7全域位姿特性漂移全域位姿特性漂移試驗條件應按表6執(zhí)行，全域位姿特性漂移的試驗方法參照GB/T12642-2013中7.6。表6位姿特性漂移試驗條件P0-P1-P2-P3-P46T/CRSS00