GB/T40014-2021
双臂工业机器人性能及其试验方法
Dualarmindustrialrobots—Performanceandrelatedtestmethods
- 中国标准分类号（CCS）J28
- 国际标准分类号（ICS）25.040.30
- 实施日期2021-11-01
- 文件格式PDF
- 文本页数24页
- 文件大小1.54M
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双臂工业机器人性能及其试验方法
国家标准 GB/T40014一2021 双臂工业机器人性能及其试验方法 Dualarmindustrialrobots一Performanceandrelatedtestethods 2021-04-30发布 2021-11-01实施 家市场监督管理总局 国 发布 国家标准花管委员会国家标准
GB/40014一2021 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 缩略语 5 双臂工业机器人坐标系 -般原则 5,l 5.2绝对坐标系 5.3机座坐标系 5.4机械接口坐标系 性能 6l 双臂组合操作性他 通则 6.1.1 6.1.2组合位姿特性 6.1.3组合轨迹特性 6.2双臂联合操作性能 通则 6,2.1 6.2.2联合位姿特性 6.2.3联合轨迹特性 6.2.4联合最小定位时间(mptD 6.2.5联合静态柔顺性(scDJ 试验方法 7.1通则 7.2双臂组合操作性能试验方法 7.2.1试验条件 7.2.2组合位姿特性试验方法 7.2.3组合轨迹特性试验方法 7.3双臂联合操作性能试验方法 19 7.3.1联合位姿特性试验方法 19 20 7.3.2联合轨迹特性试验方法 7.3.3联合最小定位时间试验方法 21 2 7.3.4联合静态柔顺性试验方法
GB/40014一2021 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
请注意本文件的某些内容可能涉及专利
本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任
本标准由机械工业联合会提出 本标准由全国自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC159)归口
本标准起草单位;科学院沈阳自动化研究所、沈阳自动化研究所(昆山)智能装备研究院、苏州 市华测检测技术有限公司,重庆德新机器人检测中心有限公司、珠海格力智能装备有限公司、沈阳新松 机器人自动化股份有限公司、重庆鲁班机器人技术研究院有限公司北京机械工业自动化研究所有限公 司、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、科学院重庆绿色智能技术研究院、华南智能机器人创 新研究院
本标准主要起草人朱思俊、魏强、李仕海、赵明扬、刘攀超、李本旺、文辉、张锋,宋吉来,何国田、 李志海,尹作重,郑旭、林远长,熊桃文,刘奕华,王虹.
GB/T40014一2021 双臂工业机器人性能及其试验方法 范围 本标准规定了双臂工业机器人进行双臂组合操作及双臂联合操作的性能及其试验方法,具体规定 了下列性能参数及其试验方法 组合位姿特性; 组合轨迹特性; 联合位姿特性; -联合轨迹特性; -联合最小定位时间; -联合静态柔顺性
注，对于某一具体双臂工业机器人,本标准不规定选择上述的哪些性能参数 本标准适用于研究和检验某个双臂工业机器人的性能指标,也适用于双臂工业机器人的样机试验、 定型试验和验收试验等 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件
件
GB/T12642一2013工业机器人性能规范及其试验方法 GB/T12643-2013 机器人与机器人装备 词汇 GB/T169772019机器人与机器人装备坐标系和运动命名原则 术语和定义 GB/T126422013和GB/T126432013界定的以及下列术语和定义适用于本文件
3.1 操作机manipulator 用来抓取和(或)移动物体、由一些相互钦接或相对滑动的构件组成且只有一个机械接口的多自由 度机器
注1:改写GB/T126432013,定义2.l
注2:包括但不限于串联型、并联型、混联型操作机
3.2 双臂工业机器人dualarmindustrialrobot 采用一套控制系统,控制两套操作机完成一项或一组操作任务的工业机器人
注:双臂工业机器人的示意见图1
GB/T40014一2021 操作机A 操作机B 图1双臂工业机器人示意图 3.3 双臂组合操作combinemanipulationofdualarmindustrialrobot 通过操作机A和操作机B分别完成任务1和任务2的过程,两个任务存在相对运动关系
注双臂组合操作示意见图2
双臂工业机器人操作机A和操作机B分别操控工件1和工件2,工件1和工件2存 在相对位置关系
工件1 工件2 操作机人 操作机B 任务1 任务2 图2双臂组合操作示意图 3.4 双臂联合操作jointmamipulatioofdualarmindustrialrobot 通过操作机A和操作机B共同操控同一工件完成任务的过程
注，双臂联合操作示意见图3
双臂工业机器人操作机A和操作机B共同夹持同一工件完成操作任务 工" 操作机B 操作机人 任务 工件 图3双臂联合操作示意图
GB/40014一2021 缩略语 GB/T126422013界定的以及下列缩略语适用于本文件 ADD联合距离准确度DistanceAceuraceyofD ofDC) APDC组合位姿准确度(Pose Accuracy" APD联合位姿准确度 PoseAccuracyofDJ ATc组合轨迹准确度(RdativeTTriectoryAeeuraeyofDc) ATD联合轨迹准确度 TrajectoryAccuracyofDJ AvTc组合轨迹速度准确度 TrajectoryVelocityAccuracyofDC AVD联合轨迹速度准确度 TrajectoryVelocityAccuracyofD dAPrD联合位准确度漂移(DniftofPoeAceurnasyof) DC组合操作(CombineManipulationwithDualArmlndustrialRobot D1 联合操作 JointManipulationwithDualArmlndustrialRobot) (DriftofPoseofDJ dPD联合位姿特性漂移 DriftofPoseRepeatabilityofDJ dRPD联合位姿重复性漂移 TrajectoryVelocityFluctuationofDJ FVDj联合轨迹速度波动性 mpD联合最小定位时间 MinimumPosingTimeofD OvD联合位置超调量 PoseO)vershootofDJ pstD联合位置稳定时间 PositionStabilizationTimeofDJ RDD联合距离重复性 istanceRepeatabilityofDJ RPDc组合位姿重复性(PoseRepeatabiityofDc RPD联合位姿重复性 PoseRepeatabilityofDJ RTD联合轨迹重复性 TrajectoryRepeatabilityofD) RVD联合轨迹速度重复性TrajectoryVelocityRepeatabilityofD) secD联合静态柔顺性(StaticComplanceofD vAPDp联合多方向位姿准确度MultidireetionalPoseAeeuraceyVariationofD S 双臂工业机器人坐标系 5.1一般原则 本标准中所描述的全部坐标系由正交的右手定则来确定,见GB/T16977一2019中第4章
图4表示了在本标准中所描述的绝对坐标系、机座坐标系和机械接口坐标系
试验位姿宜以机座 坐标系来确定
如采用其他坐标系,测试报告应说明所使用的坐标系
GB/T40014一2021 操作机A 操作机B -操作机入机座中心o 操作机B机座中心o 图4双臂工业机器人坐标系示例 5.2绝对坐标系 绝对坐标系与双臂工业机器人的运动无关,是以地球为参照系的固定坐标系
绝对坐标系符号为o X
Y
一Za
绝对坐标系的原点o
由用户根据需要来确定
绝对坐标系十Z
轴与重力加速度的矢量共线,但其方向相反
绝对坐标系十X，轴根据用户的使用要求来确定
5.3机座坐标系 机座坐标系是以双臂工业机器人机座安装平面为参照系的坐标系
机座坐标系符号为ox一Y一Z
机座坐标系原点O由机器人制造厂规定 机座坐标十Z轴垂直于双臂工业机器人机座安装面,指向双臂工业机器人机体
当由于双臂工业 机器人的构造不能实现此约定时,Z轴的方向可由制造厂规定
机座坐标系十Y轴方向平行于由操作机B机座中心o指向操作机A机座中心o.的向量方向 当由于双臂工业机器人的构造不能实现此约定时,十Y轴的方向可由制造厂规定 5.4机械接口坐标系 机械接口坐标系是以机械接口为参照系的坐标系
双臂工业机器人的两个操作机各有一套机械接 口坐标系
操作机A的坐标系符号为OmXAmYAm一Zm
操作机B的坐标系符号为OmX Ym一Zm 操作机A的原点O是操作机A机械接口的中心
操作机B的原点O是操作机B机械接口的 中心
机械接口坐标系的十Z轴的方向,垂直于操作机A机械接口中心,并由此指向安装在操作机A 机械接口的末端执行器
机械接口坐标系的十Z轴的方向,垂直于操作机B机械接口中心,并由此指
GB/40014一2021 向安装在操作机B机械接口的末端执行器
机械接口坐标系的X轴是由操作机A机械接口平面和X、Z平面(或平行于X1、Z，平面)的 交线来定义的,同时操作机A的主,副关节轴处于运动范围的中间位置
当操作机A的构造不能实现 此约定时,应由制造厂规定主关节轴的位置
十X、轴的指向是远离乙，轴的
机械接口坐标系的- -镇是由操作机B机械接口平面相x、么平面《或平行于X么平面)的交线来定义的,同时操作 Xm 机B的主、副关节轴处于运动范围的中间位置
当操作机B的构造不能实现此约定时,应由制造厂规 定主关节轴的位置
十X轴的指向是远离Z轴的
性能 6 6.1双臂组合操作性能 6.1.1通则 双臂组合操作特性是双臂工业机器人进行组合操作时的性能,包括组合位姿特性和组合轨迹特性
6.1.2组合位姿特性 6.1.2.1 概述 组合位姿特性是双臂工业机器人进行组合操作时的位姿性能见图5),包括组合位姿准确度和组 合位姿重复性特性
组合指令位姿是在双臂组合操作模式下,以示教编程、人工数据输人或离线编程所设定的由操作机 A指令位姿指向操作机B指令位姿的向重
组合实到位姿是在双臂组合操作模式下,操作机A和操作机B在自动方式下分别响应各自指令位 登而各自实际达到位姿时,由操作机A实到位姿指向操作机B实到位的向量.
组合位姿准确度和组合位姿重复性特性,由组合指令位姿和组合实到位姿间的偏差和重复接近组 合指令位姿的一系列组合实到位姿的分布来确定
组合位姿准确度和组合位姿重复性产生的原因,除了机器人位姿误差原因(见GB/T126422013 中7.1)外,还包含操作机A与操作机B的相对位置标定
第次组合实到位安 平行于机座坐标系的坐标系 操作机B机械接口中心 操作机A机械接口中心 操作机B测量点 操作机A测量点 操作机B第/次实到位姿(G),M) 操作机A第/次实到位姿(r,y,- 操作机B指令位姿(c,y, 操作机A指令位姿(re,ya,) 组合指令位姿 图5组合指令位姿和组合实到位姿的关系 6.1.2.2组合位姿准确度(APDC) 组合位姿准确度是双臂工业机器人的组合指令位姿和双操作机各自从同一方向接近各自指令位姿
GB/T40014一202 时的组合实到位姿平均值之间的偏差
组合位姿准确度分为: 组合位置准确度:组合指令位姿的向量与组合实到位姿的向量均值之差; a b) 组合姿态准确度;组合指令位姿的姿态与组合实到姿态平均值之差
6.1.2.3组合位姿重复性(RPDc' 组合位姿重复性是对同一组组合指令位姿,操作机A和操作机B各自从同一方向重复响应n次 后,组合实到位姿的一致程度
6.1.3组合轨迹特性 6.1.3.1 概述 组合轨迹是在双臂组合操作模式下,由操作机A末端轨迹指向操作机B末端轨迹的向量序列
组合指令轨迹是在双臂组合操作模式下,以示教编程、人工数据输人或离线编程所设定的由操作机 A指令轨迹指向操作机B的指令轨迹的向量序列. 组合实到轨迹是在双臂组合操作模式下,操作机A和操作机B在自动方式下分别响应各自指令轨 迹而各自实际达到轨迹时，由操作机A实到轨迹指向操作机B的实到轨迹的向量序列
组合轨迹准确度特性,由组合指令轨迹和组合实到轨迹间的偏差来确定
6.1.3.2组合轨迹准确度(ATDC) 组合轨迹准确度表示双臂工业机器人沿同一组组合指令轨迹同步n次移动操作机A机械接口及 操作机B机械接口的能力
组合轨迹准确度由下述两个因素决定 -组合指令轨迹的位置与各组合实到轨迹位置集群的中心线之间的偏差即组合位置轨迹准确 度); -组合指令姿态与组合实到姿态平均值之间的偏差(即组合姿态轨迹准确度). 组合轨迹准确度是双臂工业机器人两套操作机沿着各自指令轨迹同步运动时,组合实到位姿与组 合指令位姿的最大偏差
组合位置轨迹准确度是组合指令轨迹上一些计算点的位置与多次测量的集群中心间的距离最 大值
6.1.3.3组合轨迹速度准确度(AVDc) 组合指令速度与沿轨迹进行多次重复测量所获得的组合实到速度平均值之差,可用组合指令速度 的百分比标识. 6.2双臂联合操作性能 6.2.1通则 双臂联合操作特性是双臂工业机器人进行联合操作时的性能
6.2.2联合位姿特性 6.2.2.1 概述 联合位姿特性是双臂工业机器人进行联合操作时的位姿性能
联合位姿是操作机A末端和操作
GB/40014一2021 机B末端联合控制同一工件时的工件位姿,见图6
平行于机座坐标系的坐标系 联合指令位姿 测量点 第/次联合实到位姿 图6联合位姿 联合指令位姿是在双臂联合操作模式下,以示教编程、人工数据输人或离线编程所设定的工件 位姿
联合实到位姿是在双臂联合操作模式下,双臂工业机器人在自动方式下响应联合指令位姿,工件实 际达到的位姿
6.2.2.2联合位姿准确度(APD 联合位姿准确度是联合指令位姿和从同一方向接近该联合指令位姿时的联合实到位姿平均值之间 的偏差
联合位姿准确度分为: 联合位置准确度:工件指令位置与工件实到位置集群中心之差 a b 联合姿态准确度:工件指令姿态与工件实到姿态平均值之差
6.2.2.3联合位姿重复性(RPD 联合位姿重复性表示对同一联合指令位姿从同一方向重复响应n次后,联合实到位姿的一致 程度
6.2.2.4联合多方向位姿准确度变动(vAPDp 联合多方向位姿准确度变动表示从三个相互垂直方向对相同联合位姿指令响应n次时,各平均联 合实到位姿间的偏差
6.2.2.5联合距离准确度和重复性 6.2.2.5.1概述 联合距离准确度和联合距离重复性由两个联合指令位姿和两组联合实到位姿之间的距离偏差和在 这两个位姿间一系列重复移动的距离波动来确定
对位姿用下列两种方法之一控制,可测量双臂指令距离准确度和双臂指令距离重复性 使用离线编程控制两个位姿; a 》用示教编醒控制一个位安,井通过人工数据输人对距离编程
应在报告中说明使用的方法
GB/T40014一2021 6.2.2.5.2联合距离准确度(ADD 联合距离准确度是在联合指令距离和联合实到距离平均值之间位置和姿态的偏差
6.2.2.5.3联合距离重复性(RDD 联合距离重复性表示在同一方向对相同联合指令距离重复运动n次后工件联合实到距离的一致 程度
联合距离重复性包括联合位置距离重复性和联合姿态距离重复性
6.2.2.6联合位置稳定时间(pstD 联合位置稳定时间用于衡量双臂工业机器人联合操控工件停止在联合实到位姿快慢程度的性能
联合位置稳定时间是从工件质心第一次进人门限带的瞬间到不再超出门限带所经历的时间
6.2.2.7联合位置超调量OVD 测量联合位置超调量的目的是为了衡量双臂工业机器人联合控制工件平稳、准确地停在联合实到 位姿的能力
应明白,联合位置超调量与联合位置稳定时间有关 联合位置超调量是工件第一次进人门限带再超出门眼带后瞬时位置与实到稳定位置的最大距离
6.2.2.8联合位姿特性漂移(dPDJD 联合位姿漂移特性包括联合位姿准确度漂移和联合位姿重复性漂移
联合位姿准确度漂移(dAPDJ)是在指定时间(T)内工件位姿准确度的变化
联合位姿重复性漂移(dRPD])是在指定时间(T)内工件位姿重复性的变化
6.2.3联合轨迹特性 6.2.3.1概述 联合轨迹特性是在双臂联合操作工件时,被操作工件的运动轨迹
联合指令轨迹是在双臂联合操作时,以示教编程、人工数据输人或离线编程所设定的工件轨迹
联合实到轨迹是在双臂联合操作时,双臂工业机器人在自动方式下响应联合指令位姿,工件实际达 到的轨迹
联合轨迹准确度和联合重复性的定义与轨迹形状无关
图7给出了联合轨迹准确度与联合轨迹重复性的一般性说明
集心线 ，处 点(ryea" 写轨迹摇直的平面 G:,, 第条联合实到轨迹 联合指令轨迹 图7对某一联合指令轨迹的联合轨迹准确度和联合轨迹重复性 联合操作轨迹特性中的双臂重定向轨迹准确度,拐角偏差的定义、计算及试验条件见GB/T12642 2013中第8章
GB/T40014一2021 6.2.3.2联合轨迹准确度(ATD 联合轨迹准确度表示双臂工业机器人联合操作一个工件在同一方向上沿联合指令轨迹n次移动 工件的能力
联合轨迹准确度是被控工件在位置和姿态上沿所得轨迹的最大轨迹偏差
联合位置轨迹准确度AT是工件指令轨迹上一些(m个)计算点的位置与"次测量的集群中心G 间的距离的最大值
6.2.3.3联合轨迹重复性(RTD 联合轨迹重复性是双臂工业机器人对同一联合指令轨迹重复次时联合实到轨迹的一致程度 6.2.3.4联合重定向轨迹准确度 联合轨迹重复性是双臂工业机器人在一条直线轨迹上.沿三个方向交替变换姿态的影响 6.2.3.5联合轨迹速度特性 6.2.3.5.1概述 联合轨迹速度是在双臂联合操作工件时,被操作工件质心的运动速度
联合指令速度是在双臂联合操作模式下,以示教编程、人工数据输人或离线编程所设定的工件质心 的指令轨迹速度
联合实到速度是在双臂联合操作模式下,双臂工业机器人在自动方式下响应工件指令速度,工件质 心的实到轨迹速度
6.2.3.5.2联合轨迹速度准确度(AVD 联合轨迹速度准确度是联合指令速度与沿轨迹进行"次重复测量所获得的联合实到速度平均值 之差
6.2.3.5.3联合轨迹速度重复性(rVD 联合轨迹速度重复性是对同一联合指令速度所得联合实到速度的一致程度
6.2.3.5.4联合轨迹速度波动RVD 联合轨迹速度波动是在再现一种联合指令速度的过程中速度的最大变化量
联合轨迹速度波动是每次再现时联合速度波动的最大值
6.2.4联合最小定位时间mptD 联合最小定位时间是在双臂联合操作时,双臂工业机器人在点位控制方式下,工件从静态开始移动 以预定距离和/或摆动一预定角度到达稳定状态所经历的时间
6.2.5联合静态柔顺性(seD 联合静态柔顺性是在联合操作时,在单位负载作用下的最大的位移
应在工件机械结构处加载并 测量位移
GB/T40014一2021 试验方法 7.1通则 为了对比不同双臂工业机器人的性能指标,下列参数应相同 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; 环境条件 7.2双臂组合操作性能试验方法 7.2.1试验条件 无特殊说明,双臂工业机器人组合操作的试验条件见GB/T126422013中6.1、6.2和6.3
在双臂组合操作试验中,无特殊说明,操作机A及操作机B采用相同的负载,速度、位姿等试验 条件
7.2.2组合位姿特性试验方法 组合操作测试立方体 7.2.2.1 双臂工业机器人组合操作时有两个测试立方体,即操作机A的测试立方体A和操作机B的测试立 方体B
两个测试立方体的定义,包括立方体在工作空间的位置、立方体内所用平面的位置、跟踪的轨 迹,见GB/T12642一2013中6.8
当由于机器人的构造不能实现约定时,立方体的定义可由制造厂 规定
7.2.2.2试验位姿 在双臂组合操作模式下,双臂工业机器人各操作机的测量平面及选用平面见GB/T126422013 中6.8.4
双臂工业机器人测试立方体的选用平面及测量平面示例见图8
双臂工业机器人使用的位姿示例 见图9
10
GB/T40014一2021 测试立方体A 测试立方体B 选用平面A 选用平面iB 测量平面A 测量平面B 操作机 操作机B 图8选用平面和测量平面示例 长a Cm 我s 机座坐标系 说明 示例平面cN-C C/C -C丽和示例位姿c -C说一CB CA7 C做一C
图9使用的位姿示例 7.2.2.3运动要求 当双臂工业机器人在各位姿间运动时,操作机A和操作机B的所有关节均应同步运动
以图9的 示例位姿为例,操作机A/操作机B同步从C点/C丽点开始运动,同步运动到达C点/C点、C点 C点,C点/C点,C点/C点
试验时,应注意不超出制造操作规范
7.2.2.4组合位姿准确度 组合位置准确度示意见图10，组合姿态准确度示意见图11
1
GB/T40014一202 平行于机座坐标系的坐标系 RP RP -G点的位置、、习 操作机B某一实倒位置,、,、动 -某一组合实到位置g、、0 一组合实到位置均值、、 操作机B的指令位置x、k、
-组合指令位置xa、yh、-M 操作机A的指令位置x x、y.、 -G点的位置、、 操作机A某一实到位置、m 图10组合位置准确度 AP 操作机B指令位姿的姿态角 -操作机B实到姿态角平均值 3 操作机A实到姿态角平均值 AP -坐标系 操作机A指令位姿的姿态角 注a.,b可用同一图
图11组合姿态准确度 组合位置准确度的计算见公式(1)~公式(7) APDC,=、(工 yee'+(cR 之Rc ZR . y yR5 ym -y = 习 之R RNy 2 ZRce.Z yRc=yh一yae 12
GB/T40014一2021 (7 Rc=之灰一之 式中 操作机A第次实到位姿的坐标; 工 .y、z 操作机B第次实到位姿的坐标 Zbi、Vb、之 操作机A指令位姿的坐标 acya 操作机B指令位姿的坐标 工xe 、yk、之 组合姿态准确度的计算见公式(8)一公式(1s7 APDC=aR aRc ARDC bR一bc APDC，=c 10 LRr aR 12 万 bR 13) cR 14 (Rc 15) bRc 16 cec 式中: aR、bR、cR 对同一组组合指令位姿重复响应"次后所得的姿态角的平均值; 操作机A第次实到位姿的姿态角 aa,b和ca a,b，和c 操作机B第j次实到位姿的姿态角; 和c -操作机A指令位姿的姿态角; 4e,be C心e 操作机B指令位姿的姿态角
ak、b和c 表1给出了组合位姿准确度试验条件的汇总
表1组合位姿准确度试验条件 位姿 循环次数 负载 速度 100%额定速度 100%额定负载 0%额定速度 10%额定速度 操作机A.c 30 操作机B:C C 00%额定速度 额定负载降至10% 50%额定速度 选用 10%额定迷度 操作机A从C点开始,依次将机械接口移至C,C,CA,C,C;操作机B从Cw点开始,依 操作机A和操作机B同步运动,操作机A/操作机B同步从 次将机械接口移至Cw、C巴、CB、,C,C断
C点/C丽点开始运动,同步运动到达C点/C点,C点/C点,C点/C点,C点/C点,如此往 复循环
7.2.2.5组合位姿重复性 对于某一组合位姿,重复性可表示为 13
GB/T40014一202 以位置集群中心为球心的球半径RPDC之值,见图12; 围绕平均值adR,b和cR的角度散布士3s、士3sM、士3SR,其中S,S朋和SR为标准偏差， 见图13
-y=[、y、n]-[R、yr、] 组合指令位置平行向量 =l、y、-n小-[Rr、yRr、-n 组合指令位置平行向量 y平行向量 组合实到位置均值- 平行向量 N、 某一组合实到位置 XNyN刚 组合指令位置 xRcyRC=e RPDC 图12组合位置重复性 3 组合实到姿态角平均值 ARP 坐标系 -组合指令姿态 注;RbR可用同一图
图13组合姿态重复性 组合位置重复性的计算见公式(17)公式(20): RPDC=lR士3S8 17 18 R！ .(19 lR=(工R一rR=十yR一yR):十(二R 2P lR” SR1 20 式中 在7.2.2.4中定义; ZRyR、义 在7.2.2.4中定义
.r尺、yR、R 组合姿态重复性的计算见公式(21)(23): aR aR RPDC，=士3S=士3 (21 7 14
GB/T40014一2021 bR bR RPDC,=士3S从=士3 22 23 RPDC=土士3SR，=士3 式中 在7.2.2.4中定义; aR、bR、cR 在7.2.2.4中定义
b贴” aR \CR 表2给出了组合位姿重复性试验条件的汇总 表2组合位姿重复性试验条件 位姿 负载 速度 循环次数 100%额定速度 100%额定负载 0%额定速度 10%额定速度 操作机A;C 30 操作机B;C'C' 100%额定速度 额定负载降至10% 50%额定速度 选用) 10%额定速度 操作机A从C点开始,依次将机械接口移至C,C,C,C,C;操作机B从C丽点开始,依 次将机械接口移至Cm,C脱,Cg,C郎,C郎
操作机A和操作机B同步运动,操作机A/操作机B同步从 CM点/C郎点开始运动,同步运动到达C点/C胆点,CA点/C丽点,C点/C点,C点/C丽点,如此往 复循环
7.2.3组合轨迹特性试验方法 7.2.3.1组合轨迹准确度 组合位置轨迹准确度ATDC，是组合指令轨迹上一些(m个)计算点的位置与n次测量的集群中心 G间的距离最大值(见图14). 15
GB/T40014一2021 集心线B 组合指令轨迹RT 集心线A 组合实到轨迹均值R -某一组合实到轨迹RT RRT 操作机A第/条实到轨迹 -操作机B第/条实到轨迹 操作机A指令轨迹 操作机B指令轨迹 机座坐标系 图14对某一组合指令轨迹的组合轨迹准确度 计算组合位置轨迹准确度ATIC,时,应根据组合指令轨迹形状与试验速度,沿组合指令轨迹选择 -些计算点及相应的正交平面 组合位置轨迹准确度的计算见公式(24)公式(27): ? )'十(二用 (24 ATDC,=maxvrR一工RG)'十(yR-yc 1I,”,7mm 广Rc 25 工的 工N .r y 26 yR yai 27 R" 义iy 之ai 式中 -在组合指令轨迹上的第i点的坐标(矢量在机座坐标系下的分量); 工Rei、yRcGi、义Rc -操作机A第条实到轨迹与第i个正交平面交点的坐标; ri、yai,zi -操作机B第条实到轨迹与第i个正交平面交点的坐标
.Zhi、yi、i 组合姿态轨迹准确度ATDC.、ATDC，和ATC
是沿组合轨迹上与组合指令姿态的最大偏差,计 算见公式(28)公式(33): ATDC=max 28 la从-aea i=l,, 29 ATC,=max|b剧一b 1=l，，m 30 ATDC，=maxl|c即-cl l，. 31 R aR n bR bR 32 33 CR CRi 式中 aR,bG、Ce 操作机A到达点(r、y、)且操作机B到达点(.工朗、y朗、芯丽)时的组合指 16
GB/40014一2021 令姿态; 操作机A到达点(r,y.i,)且操作机B到达点(.工丽、yM、二丽)时的双臂 aR,bR、cR 组合实到姿态
组合轨迹准确度试验轨迹示例见图15 心 -Em C ,h EA E2 Eim4 C8 C 圆B EN A6 A 机座坐标系 图15组合轨迹准确度试验轨迹示例 组合轨迹准确度位姿试验条件的汇总如表3
表3组合轨迹准确度试验条件 负载 速度 位姿 循环次数 00%额定速度 100%额定负载 50%额定速度 0%额定速度 操作机A圆A 10 操作机B:圆B 100%额定速度 额定负载降至10% 0%额定速度 选用 10%额定速度 ,E 操作机A从E点开始,依次将机械接口移至E、Ee 、E;操作机B从Ew点开始,依次将 1， 机械接口移至En.Ee、E、EBM
操作机A和操作机B同步运动,操作机A/操作机B同步从Em 点/Ew点开始运动,如此往复循环 7.2.3.2组合轨迹速度准确度 组合轨迹速度准确度的计算示意见图16
17
GB/T40014一2021 组合轨迹速度准确度 (AD 组合轨迹指令速度ye 平均值 时间 图16组合轨迹速度准确度 组合轨迹速度准确度的计算见公式(34)~公式(37)计算
URUR AVDC= ×100 34 URc 35 UR 习 u 1-.n 36 UR Ui一Uni m后 37 URe Uk一v 式中 操作机A的指令速度 U 操作机B的指令速度; UA 是操作机A第次测量第i点处的实到速度; Uai 是操作机B第次测量第i点处的实到速度; Uhi 沿轨迹测量的次数
mn 表4给出了组合轨迹速度准确度试验条件的汇总
表4组合轨迹速度准确度试验条件 负载 速度 循环次数 100%额定速度 100%额定负载 50%额定速度 10 10%额定速度 100%额定速度 额定负载降至10% 50%额定速度 10 选用 0%额定速度 18
GB/40014一2021 7.3双臂联合操作性能试验方法 7.3.1联合位姿特性试验方法 7.3.1.1试验条件 7.3.1.1.1概述 如无特殊说明,双臂工业机器人组合操作的试验条件见GB/T12642一2013第6章
在双臂联合操作的试验中 一测量点为操作机A机械接口中心与操作机B机械中心连线中点附近,当由于双臂工业机器人 与工件的构造不能实现约定时,测量点的定义可由用户规定
要求测试报告说明测试所使用工件规格及安装方式 7.3.1.1.2联合工作空间 如图17所示,联合工作空间是双臂工业机器人进行双臂联合操作时,测量点所能掠过的最大空间
联合工作空间 测试立方体 操作机人 操作机B 图17联合工作空间 7.3.1.1.3联合测试立方体在联合工作空间中的位置 在试验中,应采用联合测试立方体
联合测试立方体是位于联合工作空间中的单个立方体,应满足 以下要求 立方体应位于联合工作空间中预期应用最多的那一部分; 立方体应具有最大的体积,且其棱边平行于机座坐标系
在试验报告中应以图形说明工作空间中所用立方体的位置
联合测试立方体的立方体内所用平面的位置、跟踪的轨迹等见GB/T12642一2013中6.8
当由于 机器人的构造不能实现约定时,立方体的定义可由制造厂规定
7.3.1.2联合位姿准确度 联合位置准确度,联合姿态准确度的计算及试验条件见GB/T12642一2013中7.2.1. 19
GB/T40014一2021 7.3.1.3联合位姿重复性 联合位姿重复性的计算及试验条件见GB/T12642一2013中7.2.2
7.3.1.4联合多方向位姿准确度变动 联合多方向位姿准确度变动的计算与试验条件见GB/T12642一2013中7.2.3
7.3.1.5联合距离准确度和重复性 7.3.1.5.1联合距离准确度 联合距离准确度的表示方法、计算和试验条件见GB/T126422013中7.3.2
7.3.1.5.2联合距离重复性 联合位置距离重复性和联合姿态距离重复性的计算和试验条件见GB/T12642一2013中7.3.3 联合位置稳定时间 7.3.1.6 联合位置稳定时间的相关定义、测量方法,试验条件及计算见GB/T 126422013中7.4
7.3.1.7联合位置超调量 联合位置超调量的测量、试验条件及计算见GB/T126422013中7.5
7.3.1.8联合位姿特性漂移 联合位姿准确度漂移和联合位姿重复性漂移的计算公式,试验条件,测试流程及计算见GBT12682 2013中7.6
7.3.2联合轨迹特性试验方法 7.3.2.1联合轨迹准确度 联合轨迹准确度的计算及试验条件见GB/T126422013中8.2
7.3.2.2联合轨迹重复性 联合轨迹重复性的表示方法、计算及试验条件见GB/T12642一2013中8.3
7.3.2.3联合重定向轨迹准确度 联合重定向轨迹准确度的表示方法、计算及试验条件见GB/T126422013中8.4
7.3.2.4联合轨迹速度特性 7.3.2.4.1联合轨迹速度准确度 联合轨迹速度准确度(AVDJ)的相关计算及试验条件见GB/T12642一2013中8.6.
7.3.2.4.2联合轨迹速度重复性 联合轨迹速度重复性(RVD])的相关计算及试验条件见GB/T12642一2013中8.6
20
GB/40014一2021 7.3.2.4.3联合轨迹速度波动性 联合轨迹速度波动性(FVD])的相关计算及试验条件见GB/T12642一2013中8.6
7.3.3联合最小定位时间试验方法 联合最小定位时间的试验条件见G;B/T12642一2013中第9章
7.3.4联合静态柔顺性试验方法 联合静态柔顺性的试验条件见GB/T12642一2013中第10章
双臂工业机器人性能及其试验方法GB/T40014-2021
什么是双臂工业机器人？
双臂工业机器人是一种具有两只机械臂和多个自由度的机器人。它们通常用于需要高精度和复杂操作的场合，如制造、装配、焊接等。
GB/T40014-2021标准简介
GB/T40014-2021是中国国家标准化管理委员会发布的最新版双臂工业机器人性能和试验方法标准。该标准规定了双臂工业机器人的技术要求、试验方法、检验规则以及包装、贮运和标志等方面的内容。
双臂工业机器人性能指标
- 负载：机器人可承载的最大重量。
- 动作范围：机器人可移动到的最大空间范围。
- 精度：机器人执行操作时的定位精度。
- 重复性：机器人在多次执行同一操作时的精度稳定性。
- 速度：机器人移动的最大速度。
双臂工业机器人试验方法
- 负载试验：测定机器人所承载物体的最大重量。
- 动作范围试验：测定机器人能够移动到的最大空间范围。
- 精度试验：测定机器人执行某项操作时的定位精度。
- 重复性试验：测定机器人在多次执行同一操作时的精度稳定性。
- 速度试验：测定机器人移动的最大速度。
结论
GB/T40014-2021标准对于双臂工业机器人的性能和试验方法进行了详细规定，并且是国际上通用的标准。希望这篇文章能够为专业人士提供更多关于双臂工业机器人的知识，以及如何根据标准进行测试和评估。
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