工業(yè)機(jī)器人檢測(cè)

工業(yè)機(jī)器人industrial robot

自動(dòng)控制的、可重復(fù)編程、多用途的操作機(jī)，可對(duì)三個(gè)和三個(gè)以上軸進(jìn)行編程。它可以是固定式或移動(dòng)式。在工業(yè)自動(dòng)化中使用。

負(fù)載 load

在規(guī)定速度和加速度條件下，沿著運(yùn)動(dòng)各個(gè)方向，機(jī)械接口處可承受的力和/或扭矩。

額定負(fù)載rated load

正常操作條件下作用于機(jī)械接口且不會(huì)使機(jī)器人性能降低的最大負(fù)載。

機(jī)器人電機(jī)使能enable robot motors

使能裝置允許機(jī)器人電機(jī)運(yùn)行。

機(jī)器人電機(jī)取消使能disable robot motors

使能裝置禁止機(jī)器人電機(jī)運(yùn)行。

上電狀態(tài)power-on state

工業(yè)機(jī)器人總電源接通但電機(jī)取消使能的狀態(tài)。

空載運(yùn)行unloaded operation

工業(yè)機(jī)器人機(jī)械接口不具有負(fù)載的情況下，接通工業(yè)機(jī)器人總電源并使能電機(jī)，按照預(yù)先編制程序運(yùn)行的狀態(tài)。

額定負(fù)載運(yùn)行rated loaded operation

工業(yè)機(jī)器人機(jī)械接口具有額定負(fù)載的情況下，接通工業(yè)機(jī)器人總電源并使能電機(jī)，按照預(yù)先編制程序運(yùn)行的狀態(tài)。

上電平均功率Dower-on average Dower

工業(yè)機(jī)器人在上電狀態(tài)下功率值，包括機(jī)器人除驅(qū)動(dòng)電機(jī)外電氣裝置功率的總和。

空載平均功率 average power without load

工業(yè)機(jī)器人在空載狀況下，一個(gè)或幾個(gè)循環(huán)周期內(nèi)所有電器裝置總功率的平均值。

額定負(fù)載平均功率average power with rated load

工業(yè)機(jī)器人在額定負(fù)載狀況下，一個(gè)或幾個(gè)循環(huán)周期內(nèi)所有電器裝置總功率的平均值。

空載運(yùn)行總能耗total energy consumption without load

工業(yè)機(jī)器人在無(wú)負(fù)載狀況下機(jī)器人所消耗的總能量。

本體能耗body energy consumption

工業(yè)機(jī)器人在無(wú)負(fù)載狀況下機(jī)器人本體所消耗的能量。

一、工業(yè)機(jī)器人能效評(píng)估流程

1.能效評(píng)估步驟     

工業(yè)機(jī)器人能效評(píng)估具體操作步驟如下:

a)確定循環(huán)運(yùn)動(dòng)軌跡并編寫(xiě)循環(huán)運(yùn)動(dòng)程序;

b)測(cè)定確定的負(fù)載重心偏移參數(shù)、能效測(cè)試環(huán)境，并記錄;

c)熱機(jī)操作;    

d)接入功率檢測(cè)設(shè)備;

e)進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人上電狀態(tài)測(cè)試 空載運(yùn)行測(cè)試和額定負(fù)載運(yùn)行測(cè)試，獲取工業(yè)機(jī)器

人上電狀態(tài)功率由線(xiàn)、空載運(yùn)行功率由線(xiàn)和額定負(fù)載運(yùn)行功率電線(xiàn):

f)計(jì)算工業(yè)機(jī)器人上電平均功率、空載運(yùn)行平均功率和額定負(fù)載運(yùn)行平均功率等功率數(shù)據(jù);

g)在功率數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上計(jì)算工業(yè)機(jī)器人空載運(yùn)行總能耗、本體能耗、額定負(fù)載總能耗和額定負(fù)載能耗等功率數(shù)據(jù);

h)在能耗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上計(jì)算工業(yè)機(jī)器人本體能效和額定負(fù)載能效等能效

數(shù)據(jù);

i)圍繞上電平均功率、空載平均功率、額定負(fù)載平均功率、本體能效和額定負(fù)載能效等指標(biāo)，分析工業(yè)機(jī)器人能效水平;

j)編寫(xiě)工業(yè)機(jī)器人能效評(píng)估報(bào)告。

二、工業(yè)機(jī)器人能效測(cè)試方法

1. 一般要求

（1）單位

測(cè)試中涉及的電壓、能量、功率、時(shí)間、長(zhǎng)度、速度等，單位應(yīng)采用國(guó)際單位制(SI)。

（2）功率檢測(cè)設(shè)備

測(cè)試前，應(yīng)對(duì)功率檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，并在評(píng)估報(bào)告中注明功率檢測(cè)設(shè)備的誤差。

（3）測(cè)試溫度

測(cè)試的環(huán)境溫度應(yīng)保持在(20+2)℃范圍內(nèi)采用其他的環(huán)境溫度應(yīng)在評(píng)估報(bào)告中指明并加以

解釋。為使機(jī)器人和測(cè)試設(shè)備在實(shí)驗(yàn)前處于熱穩(wěn)定狀態(tài)下，應(yīng)將它們置于試驗(yàn)環(huán)境中足夠長(zhǎng)的時(shí)間(最好一晝夜)。還應(yīng)防止通風(fēng)和外部熱輻射(如陽(yáng)光、加熱器)。

（4）操作條件

測(cè)試中的正常操作條件,應(yīng)由工業(yè)機(jī)器人制造商指明。正常操作條件,包括對(duì)電源的要求，最大單軸速度要求，負(fù)載限制等。

2.熱機(jī)要求

工業(yè)機(jī)器人在進(jìn)行能效測(cè)試前應(yīng)進(jìn)行熱機(jī)操作，熱機(jī)操作應(yīng)符合要求。

3.機(jī)械接口的額定負(fù)載

額定負(fù)載運(yùn)行測(cè)試應(yīng)在100%額定角載條件下進(jìn)行，即制造商規(guī)定的質(zhì)量重心位置和慣性力矩額定負(fù)載的重心位置應(yīng)符合給出的負(fù)載重心偏移參數(shù)。

4.設(shè)備連接

功率檢測(cè)設(shè)備應(yīng)按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)接人工業(yè)機(jī)器人主電源。

5.循環(huán)運(yùn)動(dòng)測(cè)試要求

（1）測(cè)試路徑的要求

測(cè)試路徑的形狀為測(cè)試平面上的曲線(xiàn)，由多段直線(xiàn)組成，位于測(cè)試立方體中。應(yīng)采用邊長(zhǎng)為

250 mm,400mm,630mm，1000mm中的最大的立方體。

（2）循環(huán)運(yùn)動(dòng)

工業(yè)機(jī)器人應(yīng)按圖2的測(cè)試路徑以a→c→b→d→a的順序循環(huán)運(yùn)動(dòng)，并按規(guī)定的運(yùn)動(dòng)速度及循環(huán)次數(shù)，進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動(dòng)，并編寫(xiě)循環(huán)運(yùn)動(dòng)程序。

對(duì)于六自由度工業(yè)機(jī)器人，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中應(yīng)保持固定的姿態(tài)。對(duì)于少于六自由度的工業(yè)機(jī)器人，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中宜使用盡量少的姿態(tài)指令。在試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)說(shuō)明指令位姿的數(shù)目、位置和編程方法(示教編程人工輸人數(shù)據(jù)或離線(xiàn)編程)。

（3）循環(huán)運(yùn)動(dòng)測(cè)試速度與次數(shù)

循環(huán)運(yùn)動(dòng)測(cè)試應(yīng)在制造商規(guī)定的額定軌跡速度的100%，50%和10%下進(jìn)行。在每一條軌跡線(xiàn)段中,工業(yè)機(jī)器人能在50%的線(xiàn)段長(zhǎng)度中達(dá)到規(guī)定速度，循環(huán)測(cè)試才是有效的，且在空載運(yùn)行測(cè)試和額定負(fù)載運(yùn)行測(cè)試中，在不同的運(yùn)行速度下循環(huán)次數(shù)均應(yīng)為10次，循環(huán)運(yùn)動(dòng)方式和時(shí)間相同。

三、能效分析

能效指標(biāo)是對(duì)工業(yè)機(jī)器人能量利用效率的反映，通過(guò)各能效評(píng)估指標(biāo)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的能效水平進(jìn)行分析，各指標(biāo)含義如下:

--上電平均功率:工業(yè)機(jī)器人在上電狀態(tài)下功率值，包括機(jī)器人除驅(qū)動(dòng)電機(jī)外電氣裝置功率的總和，反映工業(yè)機(jī)器人在控制器、開(kāi)關(guān)電源等電氣裝置的能耗情況。上電平均功率值越小，工業(yè)機(jī)器人在除驅(qū)動(dòng)電機(jī)外電氣裝置的能量損耗越低。

--空載平均功:工業(yè)機(jī)器人在空載狀況下，一個(gè)或小個(gè)循環(huán)周期內(nèi)所有電器裝置總功率的平均

值，反映工業(yè)機(jī)器人在空載狀態(tài)下的能耗情況。同負(fù)載水平的工業(yè)機(jī)器人中，空載平均功率值越低，工業(yè)機(jī)器人空載運(yùn)行狀態(tài)能耗越低。

--額定負(fù)載平均功率:工業(yè)機(jī)器人在額定負(fù)載狀況下，一個(gè)或幾個(gè)循環(huán)周期內(nèi)所有電器裝置總功率的平均值，反映工業(yè)機(jī)器人在額定負(fù)載狀態(tài)下的能耗情況。同負(fù)載水平的工業(yè)機(jī)器人中，額定負(fù)載平均功率值越低，工業(yè)機(jī)器人額定負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下能耗越低。

--本體能效:工業(yè)機(jī)器人在無(wú)負(fù)載狀況下機(jī)器人本體能耗與空載運(yùn)行總能耗的比值，反映了工業(yè)機(jī)器將輸入電能轉(zhuǎn)換為工業(yè)機(jī)器人本體輸人能量的效率。本體能效值越大，工業(yè)機(jī)器人將輸入電能轉(zhuǎn)換為機(jī)器人本體能量效率越高。

--額定負(fù)載能效:工業(yè)機(jī)器人在額定負(fù)載狀況下機(jī)器人額定負(fù)載能耗與額定負(fù)載運(yùn)行總能耗的比值，反映了工業(yè)機(jī)器人將輸入電能轉(zhuǎn)換為有效輸出能量的效率。額定負(fù)載能效值越大，工業(yè)機(jī)器人將電能轉(zhuǎn)換為有效輸出機(jī)械能的效率越高。