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| 标准编号 | GB/T 40575-2021 (GB/T40575-2021) | | 中文名称 | | | 英文名称 | Guidelines of energy efficiency evaluation for industrial robots | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | J28 | | 字数估计 | 16,156 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 40575-2021: 工业机器人能效评估导则
GB/T 40575-2021 英文名称: Guidelines of energy efficiency evaluation for industrial robots
GB/T 12642-2013 工业机器人 性能规范及其试验方法
GB/T 12643-2013 机器人与机器人装备 词汇
GB/T 12644-2001 工业机器人 特性表示
3 术语和定义 GB/T 12643-2013界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1 工业机器人 industrialrobot 自动控制的、可重复编程、多用途的操作机,可对三个和三个以上轴进行编程。它可以是固定式或 移动式。在工业自动化中使用。 [GB/T 12643-2013,定义2.9]
3.2 负载 load 在规定速度和加速度条件下,沿着运动各个方向,机械接口处可承受的力和/或扭矩。 注:改写GB/T 12643-2013,定义6.2.1。
3.3 额定负载 ratedload 正常操作条件下作用于机械接口且不会使机器人性能降低的最大负载。 注:改写GB/T 12643-2013,定义6.2.2。
3.4 机器人电机使能 使能装置允许机器人电机运行。
3.5 机器人电机取消使能 使能装置禁止机器人电机运行。
3.6 上电状态 工业机器人总电源接通但电机取消使能的状态。
3.7 空载运行 工业机器人机械接口不具有负载的情况下,接通工业机器人总电源并使能电机,按照预先编制程序 运行的状态。
3.8 额定负载运行 工业机器人机械接口具有额定负载的情况下,接通工业机器人总电源并使能电机,按照预先编制程 序运行的状态。
3.9 上电平均功率 工业机器人在上电状态下功率值,包括机器人除驱动电机外电气装置功率的总和。
3.10 空载平均功率 工业机器人在空载状况下,一个或几个循环周期内所有电器装置总功率的平均值。
3.11 额定负载平均功率 工业机器人在额定负载状况下,一个或几个循环周期内所有电器装置总功率的平均值。
3.12 空载运行总能耗 工业机器人在无负载状况下机器人所消耗的总能量。
3.13 本体能耗 工业机器人在无负载状况下机器人本体所消耗的能量。
3.14 额定负载运行总能耗 工业机器人在额定负载状况下机器人本体及额定负载所消耗的总能量。 3.15 额定负载能耗工业机器人在额定负载状况下额定负载所消耗的能量。
3.16 本体能效 工业机器人在无负载状况下机器人本体能耗与空载运行总能耗的比值。
3.17 额定负载能效工业机器人在额定负载状况下机器人额定负载能耗与额定负载运行总能耗的比值。
3.18 工业机器人能效评估 对工业机器人能量效率的分析及其量化表示。 注:包括能量效率指标的确定,能量数据的获取和能量效率指标的计算等内容。
工业机器人能效评估流程
4.1 能效评估流程图 工业机器人能效评估流程如图1所示: 图1 工业机器人能效估流程
4.2 能效评估步骤 工业机器人能效评估具体操作步骤如下:
a) 确定循环运动轨迹并编写循环运动程序;
b) 测定确定的负载重心偏移参数、能效测试环境,并记录;
c) 热机操作;
d) 接入功率检测设备;
e) 按5.6~5.8进行工业机器人上电状态测试、空载运行测试和额定负载运行测试,获取工业机器 人上电状态功率曲线、空载运行功率曲线和额定负载运行功率曲线;
f) 按式(1)~式(3)分别进行计算工业机器人上电平均功率、空载运行平均功率和额定负载运行 平均功率等功率数据;
g) 在功率数据的基础上,按式(4)~式(7)分别计算工业机器人空载运行总能耗、本体能耗、额定 负载总能耗和额定负载能耗等功率数据; h) 在能耗数据的基础上,按式(8)、式(9)分别计算工业机器人本体能效和额定负载能效等能效 数据; i) 围绕上电平均功率、空载平均功率、额定负载平均功率、本体能效和额定负载能效等指标,分析 工业机器人能效水平; j) 编写工业机器人能效评估报告。 工业机器人能效评估示例参见附录A。
5 工业机器人能效测试方法 5.1 一般要求
5.1.1 单位 测试中涉及的电压、能量、功率、时间、长度、速度等,单位应采用国际单位制(SI)。 5.1.2 功率检测设备 测试前,应对功率检测设备进行校准,并在评估报告中注明功率检测设备的误差。 5.1.3 测试温度 测试的环境温度应保持在(20±2)℃范围内,采用其他的环境温度应在评估报告中指明并加以 解释。 为使机器人和测试设备在实验前处于热稳定状态下,应将它们置于试验环境中足够长的时间(最好 一昼夜)。还应防止通风和外部热辐射(如阳光、加热器)。
5.1.4 操作条件 测试中的正常操作条件,应由工业机器人制造商指明。正常操作条件,包括对电源的要求,最大单 轴速度要求,负载限制等。
5.2 热机要求 工业机器人在进行能效测试前应进行热机操作,热机操作应符合GB/T 12642-2013中的要求。
5.3 机械接口的额定负载 额定负载运行测试应在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。 额定负载的重心位置应符合GB/T 12644-2001的附录A中给出的负载重心偏移参数。
5.4 设备连接 功率检测设备应按照产品说明书接入工业机器人主电源。
5.5 循环运动测试要求
5.5.1 测试路径的要求 测试路径的形状为测试平面上的曲线,由多段直线组成,位于测试立方体中。
5.5.2 循环运动 工业机器人应按图2的测试路径以a→c→b→d→a的顺序循环运动,并按
5.5.3中规定的运动速度 及循环次数,进行循环运动,并编写循环运动程序。 对于六自由度工业机器人,运动过程中应保持固定的姿态。对于少于六自由度的工业机器人,运动 过程中宜使用尽量少的姿态指令。在试验报告中应说明指令位姿的数目、位置和编程方法(示教编程、 人工输入数据或离线编程)。
5.5.3 循环运动测试速度与次数 循环运动测试应在制造商规定的额定轨迹速度的100%,50%和10%下进行。在每一条轨迹线段 中,工业机器人能在50%的线段长度中达到规定速度,循环测试才是有效的,且在空载运行测试和额定 负载运行测试中,在不同的运行速度下循环次数均应为10次,循环运动方式和时间相同。
5.6 上电状态测试步骤 采用功率检测设备测试工业机器人上电状态下的能耗,具体操作步骤如下: a) 打开工业机器人主电源; b) 等待功率检测设备的读数稳定后,关闭工业机器人主电源。
5.7 空载运行测试步骤 采用功率检测设备测试工业机器人在空载运行状态下的能耗,具体操作步骤如下: a) 打开工业机器人主电源; b) 将工业机器人电机使能; c) 按照5.5的要求运行循环运动程序,进行空载循环运动; d) 将工业机器人电机取消使能; e) 关闭工业机器人主电源。 测试过程中各步骤持续时间应足够长,待功率检测设备的读数稳定后再进入下一步骤。
5.8 额定负载运行测试步骤 采用功率检测设备测试工业机器人在额定负载运行状态下的能耗,具体操作步骤如下: a) 在工业机器人机械接口安装额定负载; b) 打开工业机器人主电源; c) 将工业机器人电机使能; d) 按5.5的规定运行循环运动程序,进行负载循环运动; e) 将工业机器人电机取消使能; f) 关闭工业机器人主电源。 测试中各步骤持续的时间应与空载运行测试中对应步骤的持续时间相同,且额定负载运行测试中 的循环运动程序应和空载运行测试中的循环运动程序相同。
5.9 测试结果记录 用功率检测设......
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