工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)可靠性評(píng)估方法

1工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)可靠性評(píng)估方法GB/T12642-2013工業(yè)機(jī)ANSIRIAR15.05-3-1992工業(yè)機(jī)器人和機(jī)器人系統(tǒng)可靠性驗(yàn)收測(cè)試指南3.1關(guān)鍵部件criticalco3.2非關(guān)鍵部件non-criticalcom3.6測(cè)試循環(huán)次數(shù)testc23.7運(yùn)動(dòng)失效motionfa3.9點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)point-to-po3.10連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)continuouspath3.11運(yùn)動(dòng)性能指標(biāo)motionperformance3.12運(yùn)動(dòng)可靠性motionr3.13運(yùn)動(dòng)可靠度degreeofmotionrel3.14運(yùn)動(dòng)可靠性測(cè)試motionreliabi3.15過程能力指數(shù)Cpkprocesscap表征在技術(shù)指標(biāo)范圍內(nèi)由普通因素引起的過程變化程度的指3.16過程性能指數(shù)PpkprocessperformanceindexPpk3.18移動(dòng)極差平均值averagemoving4.1前期準(zhǔn)備流程3運(yùn)動(dòng)可靠性測(cè)試的前期準(zhǔn)備分三個(gè)部分，包括24小時(shí)單軸運(yùn)動(dòng)測(cè)試、48小時(shí)多軸聯(lián)動(dòng)測(cè)試和1小時(shí)4.2測(cè)試條件測(cè)試中所使用的操作條件和環(huán)境條件應(yīng)符合GB/T12642-2013中6.4.3測(cè)試方法前期準(zhǔn)備試驗(yàn)中的24小時(shí)單軸運(yùn)動(dòng)測(cè)試和48小時(shí)多軸聯(lián)動(dòng)測(cè)試的測(cè)試方法應(yīng)符合ANSI/RIAR15.05-3-1992中6、7的相測(cè)試在制造商規(guī)定負(fù)載75%的狀態(tài)下進(jìn)行。機(jī)器人每根軸的速度、加速度和移動(dòng)范圍都被限制在其機(jī)器人第一軸在其最大運(yùn)動(dòng)范圍的75%內(nèi)連續(xù)往返運(yùn)動(dòng)，即機(jī)器人末端執(zhí)行器對(duì)應(yīng)在A點(diǎn)和B點(diǎn)之間24小時(shí)單軸運(yùn)動(dòng)測(cè)試第一部分至少2424小時(shí)單軸運(yùn)動(dòng)測(cè)試維修或替換；記錄；繼續(xù)測(cè)試維修或替換；記錄；繼續(xù)測(cè)試關(guān)鍵和非關(guān)鍵部件失效關(guān)鍵和非關(guān)鍵部件失效否48小時(shí)多軸聯(lián)動(dòng)測(cè)試是否非關(guān)鍵部件失效是否非關(guān)鍵部件失效第二部分至少48小時(shí)繼續(xù)測(cè)試是關(guān)鍵部件失效維修或替換；記錄；是關(guān)鍵部件失效重新開始測(cè)試否1小時(shí)極限運(yùn)動(dòng)測(cè)試是否非關(guān)鍵部件失效第三部分是否非關(guān)鍵部件失效第三部分至少1小時(shí)繼續(xù)測(cè)試是否關(guān)鍵部件失效是否關(guān)鍵部件失效重新開始測(cè)試4機(jī)器人基座的第一軸。每根軸運(yùn)動(dòng)30分鐘后交替循環(huán)直至運(yùn)動(dòng)時(shí)間達(dá)到24小時(shí)停止測(cè)試。測(cè)試在制造商規(guī)定負(fù)載75%的狀態(tài)下進(jìn)行。機(jī)器人每根軸的速度、加速度和移動(dòng)范圍在循環(huán)運(yùn)動(dòng)中完成這么一組運(yùn)動(dòng)就稱為一個(gè)循環(huán)（見圖3）。極限運(yùn)動(dòng)測(cè)試時(shí)間達(dá)到1小時(shí)停返回路徑返回路徑55.1正常工作狀態(tài)試驗(yàn)位姿和跟蹤軌跡的選取置按照GB/T12642-2013中的6.8.2節(jié)確定，如圖4的C1C2C3C4-C5C6C7C8。當(dāng)機(jī)器人某軸運(yùn)動(dòng)范圍較其他軸5.2極限工作狀態(tài)試驗(yàn)位姿的選取試驗(yàn)位姿位于5.1節(jié)確定的一平面上對(duì)角線與工業(yè)機(jī)器人工作空間邊緣相交點(diǎn)附近的四個(gè)合適位置，如圖4所示的F1、F2、F3、F4。測(cè)量點(diǎn)到工作空間邊緣相交點(diǎn)的距離等于對(duì)角邊緣相交點(diǎn)距離的(106人的負(fù)載為100%額定負(fù)載，末端執(zhí)行器的速度為100%額定速度和50%額定速度。針對(duì)每一給定速度，所假設(shè)總的測(cè)試循環(huán)次數(shù)為Np，重復(fù)定位精度滿足要求的測(cè)試循環(huán)次數(shù)為Mp，則該工業(yè)機(jī)器人的點(diǎn)使用滿足測(cè)量精度要求的測(cè)量設(shè)備，針對(duì)5.1中所規(guī)定的測(cè)試軌跡進(jìn)行軌跡重復(fù)性精度測(cè)量。機(jī)器人的負(fù)載為100%額定負(fù)載，末端執(zhí)行器的速度為100%額定速度和50%額定速度。針對(duì)每一給定速度，所有測(cè)量循環(huán)都執(zhí)行完后再切換到另一速度。每個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)進(jìn)行30次試驗(yàn)來計(jì)算連續(xù)軌跡的重復(fù)性精障前采集的數(shù)據(jù)可以使用。如果由關(guān)鍵部件失效故障引起的試驗(yàn)中止，待故障消除后需按照本標(biāo)準(zhǔn)第4Rcp=Mcp/Ncp 該測(cè)量階段是對(duì)工業(yè)機(jī)器人在極限工作狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)可靠性評(píng)估。按照本標(biāo)準(zhǔn)4.3.3節(jié)中的試驗(yàn)前期準(zhǔn)備要求，完成至少一小時(shí)的極限運(yùn)動(dòng)評(píng)估測(cè)試，從而進(jìn)行極限工作狀態(tài)運(yùn)動(dòng)可靠性7 σ=R/d2R——移動(dòng)極差平均值。 Cpk=(USL-X)/3σ(4)X——所有重復(fù)定位精度結(jié)果的平均值；σ——估算標(biāo)準(zhǔn)偏差。在理想狀態(tài)下，工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)定位精度的理想度的平均值X會(huì)偏離目標(biāo)值，并存在固有的偏差σ。 (Xi2)-X(Xi)Xi——單次測(cè)試循環(huán)所得的重復(fù)定位精度值；X——所有重復(fù)定位精度結(jié)果的平均值； Ppk=(USL-X)/3s(6)使用滿足測(cè)量精度要求的測(cè)量設(shè)備對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)第5節(jié)規(guī)定的測(cè)量點(diǎn)和跟蹤軌跡進(jìn)行測(cè)試。測(cè)量設(shè)備可參考GB/T12642-2013中的附錄NA。測(cè)量設(shè)備需等機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)方可采集數(shù)據(jù)。對(duì)采集8到的數(shù)據(jù)需要做剔除粗大誤差的預(yù)處理。為保證測(cè)試的連續(xù)性，對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)第5節(jié)規(guī)定的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行于機(jī)器人極限工作狀態(tài)下的測(cè)試，每個(gè)測(cè)試循環(huán)中機(jī)器人的重復(fù)定位精度為4個(gè)測(cè)量點(diǎn)重復(fù)定位精度的平均值。按照第6節(jié)的計(jì)算方式計(jì)算運(yùn)動(dòng)可靠度、Cpk和Ppk。復(fù)性精度后，按照第6節(jié)的計(jì)算方式計(jì)算運(yùn)動(dòng)可靠度、Cpk和P——制造商或者系統(tǒng)重建者認(rèn)為與測(cè)試有關(guān)的其9運(yùn)動(dòng)可靠性測(cè)試報(bào)告測(cè)試報(bào)告應(yīng)由封面及測(cè)試結(jié)果表格組成，附錄A給出了實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)例。封面應(yīng)提供關(guān)于機(jī)器人的測(cè)9試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)詳細(xì)記錄試驗(yàn)用設(shè)備、試驗(yàn)環(huán)境、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)內(nèi)容和基本結(jié)論，格式見表質(zhì)量（kg）重心位置（坐標(biāo)Lx,Ly,Lz）