搜索结果: GB/T 37414.1-2019, GB/T37414.1-2019, GBT 37414.1-2019, GBT37414.1-2019
| 标准编号 | GB/T 37414.1-2019 (GB/T37414.1-2019) | | 中文名称 | 工业机器人电气设备及系统 第1部分：控制装置技术条件 | | 英文名称 | Electrical equipment and system of industrial robot -- Part 1: Requirements for controller | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | J09 | | 国际标准分类 | 21.010 | | 字数估计 | 22,242 | | 发布日期 | 2019-06-04 | | 实施日期 | 2020-01-01 | | 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 37414.1-2019
Electrical equipment and system of industrial robot--Part 1: Requirements for controller
ICS 21.010
J09
中华人民共和国国家标准
工业机器人电气设备及系统
第1部分:控制装置技术条件
2019-06-04发布
2020-01-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
中国国家标准化管理委员会 发 布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 功能与性能 3
4.1 人与机器人交互 3
4.2 编程、操作及运行 4
4.3 运动控制 5
4.4 PLC控制 6
4.5 通信和总线 7
4.6 感知功能 7
4.7 安全功能 8
4.8 其他 9
4.9 检验(试验) 9
5 安全 9
5.1 基本安全 9
5.2 使能装置安全 9
5.3 控制软件安全 10
5.4 电击防护 10
5.5 保护联结 10
5.6 绝缘电阻 10
5.7 耐电压 10
5.8 外壳防护 10
5.9 防火保护及非金属材料的阻燃性 10
6 环境条件 10
6.1 气候环境条件 10
6.2 机械环境条件 11
6.3 电源条件 11
6.4 特殊工作环境条件 11
7 设计与制造 11
7.1 标识(标志) 11
7.2 颜色要求 12
7.3 外观及结构 12
7.4 控制元件的位置 12
7.5 功能接地 12
7.6 导线连接 12
7.7 元器件质量 12
7.8 维修方便性 12
8 电磁兼容性 12
8.1 发射 12
8.2 抗扰度 13
9 可靠性 13
10 产品随行文件 13
11 包装、贮运 14
12 制造厂的保证 14
13 试验条件与检验规则 14
13.1 试验条件 14
13.2 检验规则 14
前言
GB/T 37414《工业机器人电气设备及系统》分为以下几个部分:
---第1部分:控制装置技术条件;
---第2部分:交流伺服电动机技术条件;
---第3部分:交流伺服驱动装置技术条件。
本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本部分由中国机械工业联合会提出。
本部分由全国工业机械电气系统标准化技术委员会(SAC/TC231)归口。
本部分起草单位:国家机床质量监督检验中心、固高科技(深圳)有限公司、成都卡诺普自动化控制
技术有限公司、广州数控设备有限公司、沈阳高精数控智能技术股份有限公司、武汉华中数控股份有限
公司、浙江琦星电子有限公司、工业和信息化部计算机与微电子发展研究中心(中国软件评测中心)、山
东建筑大学、上海电气集团股份有限公司中央研究院、宁波弘讯科技股份有限公司、浙江沪龙科技股份
有限公司、山东爱通工业机器人科技有限公司、山东莱恩光电科技有限公司、济宁科力光电产业有限责
任公司、中国质量认证中心、广东产品质量监督检验研究院、湖南省产商品质量监督检验研究院、华测检
测认证集团股份有限公司。
本部分主要起草人:黄祖广、姬帅、刘越、李良军、薛瑞娟、何英武、郑飂默、吴文俊、龚小云、张玉洁、
周星、陈渌萍、陈忠、蒋峥、王江东、李志宏、于俊贤、余娴、谢玮、于洋、钱敏、钟声、胡进芳、刘攀超。
工业机器人电气设备及系统
第1部分:控制装置技术条件
1 范围
GB/T 37414的本部分规定了工业机器人控制装置(控制器)的功能与性能、安全、环境条件、设计
与制造、电磁兼容性、可靠性、产品随行条件、包装与贮存、试验条件与检验规则。
本部分适用于包括搬运、焊接、装配、码垛、喷涂等工业机器人控制装置(简称控制装置或产品)。其
他类似机器人的控制装置可参照本部分。
注:本部分是工业机器人控制装置基本及共性的要求,各类型控制装置可根据其使用性能、结构等特点,对本部分
的有关内容进行补充和具体化。
2 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
件。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。
GB 11291.1-2011 工业环境用机器人 安全要求 第1部分:机器人
GB/T 12643-2013 机器人与机器人装备 词汇
GB/T 29482.1-2013 工业机械数字控制系统 第1部分:通用技术条件
GB/T 29824-2013 工业机器人 用户编程指令
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。为便于使用,以下重复列出了
GB/T 12643-2013中的某些术语和定义。
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,可对三个或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。
注1:工业机器人包括:
---操作机,含致动器;
---控制器,含示教盒和某些通信接口(硬件和软件)。
注2:这包括某些集成的附加轴。
[GB/T 12643-2013,定义2.9]
3.2
工业机器人的核心部分,是一套具有逻辑控制和动力功能,能控制和监测机器人机械结构并与环境
(设备和使用者)进行数据通信的系统。
注1:改写GB/T 12643-2013,定义2.7。
注2:常见的工业机器人控制系统架构如图1、图2所示。
图1 控制系统结构一:控制-驱动分离式结构
图2 控制系统结构二:控制-驱动一体式结构
3.3
工业机器人控制系统的主要部分,主要包括主控单元、I/O接口、总线通信接口、传感器接口、伺服
接口、人机器人交互接口等硬件(和/或电路)以及它们的相应控制软件。
注1:工业机器人控制装置还可具有感知其环境和/或与外部资源交互、调整工业机器人动作来执行任务的能力。
如具有视觉传感器用来拾放物体,避碰等功能。
注2:改写GB/T 29482.1-2013,定义3.2。
3.4
编程 programming
为工业机器人(或工业机器人系统)编制运动和辅助等功能的程序的行为。
注:改写GB/T 12643-2013,定义5.2.1。
3.5
离线编程 off-lineprogramming
在与机器人分离的装置上编制任务程序后再输入到机器人中的编程方法。
[GB/T 12643-2013,定义5.2.4]
3.6
示教编程 teachprogramming
通过手工引导机器人末端执行器,或手工引导一个机械模拟装置,或用示教盒来移动机器人逐步通
过期望位置的方式实现编程。
[GB/T 12643-2013,定义5.2.3]
3.7
奇异 singularity
在雅克比矩阵不满秩时出现。
注:从数学角度讲,在奇异构形中,为保持笛卡尔空间中的速度,关节空间中的关节速度可以无限大。在实际操作
中,笛卡尔空间内的运动在奇异点附件将产生操作员无法预料的高转速。
[GB/T 12643-2013,定义4.13]
3.8
用户接口 userinterface
在人与机器人交互过程中人和机器人间交流信息和动作的装置。
[GB/T 12643-2013,定义5.12]
3.9
人与机器人交互 human-robotinteraction
人和机器人通过用户接口交流信息和动作来执行任务。
[GB/T 12643-2013,定义2.29]
4 功能与性能
注:本部分仅列出了一般常用的功能(包括基本功能和选配功能),控制装置所具备的功能不限于此。
4.1 人与机器人交互
4.1.1 运行状态监控与显示功能
工业机器人控制装置/控制器应在控制运行过程中对机器人的运行状态进行监控与显示的功能,主
要包括但不限于:当前的程序运行状态、运行轨迹、实际位置、编程指令值、剩余的需要移动的距离、进给
速率、运动模式、工作坐标系、当前运行的工件名称、主程序名、子程序名、末端执行机构状态监控、软硬
限位监控等。
4.1.2 作业信息处理功能
控制装置应具有对作业规划必要信息进行处理,然后输出到作业规划单元、同时显示和诊断异常所
需信息的功能。
4.1.3 异常信息处理功能
控制装置应具有对无法预测的事件、对各种信息做适当的诊断、判断异常事件发生的可能性,并通
过有效的显示提醒操作者的功能。
4.1.4 远程信息功能
控制装置应具有通过现场总线共享控制器相关(控制器运动状态、机器人运动、伺服状态、外部传感
器状态等)信息,同时可接收指令实现机器人相关(调用程序、运动状态)控制的功能。
4.1.5 多语言显示与切换功能
控制装置应支持中文,宜支持英文、俄文等多种语言显示与切换功能。
4.2 编程、操作及运行
4.2.1 编程指令
控制装置宜具有 GB/T 29824-2013中规定的相关指令,并可以针对特殊工艺应用可以自行定义
特殊指令。
4.2.2 示教编程功能
控制装置应具有示教功能,即在工业机器人进行作业前,通过对机器人发布作业、运动的命令使机
器人动作,并将位置与姿态信息、动作顺序与周边装置同步关系信息以及动作和作业条件信息保存,通
过再现实现机器人的动作和完成作业。
4.2.3 离线编程功能
控制装置应具有离线编程与直接加工功能,即通过工业机器人控制装置与计算机(PC机)的机器
人图形编程和仿真软件的交互,实现从加工模型、编程、作业仿真到直接加工的作业流程。
4.2.4 程序编辑与管理功能
控制装置应具有包括但不限于对程序进行添加、删除、修改、拷贝、粘贴、批量修改指令或参数等文
本或指令编辑功能,以及对文件进行新建、删除、复制、重命名等操作功能。
4.2.5 子程序调用与嵌套功能
控制装置应具有多层嵌套子程序调用的功能。
4.2.6 程序段搜索功能
控制装置应具有通过程序段搜索使程序段跳跃到指定程序段的开始处的功能。
4.2.7 程序段跳跃功能
控制装置应具有在测试或者运行一个新程序时,锁定或者跳跃几个特定的程序段的功能。
4.2.8 单步前进和单步后退功能
控制装置应具有在示教模式下,实现对任意行程序指令进行单步前进示教检查和单步后退示教检
查的功能。
4.2.9 程序测试功能
机器人控制装置应具有程序测试功能,如离线或在线方式,以测试程序的正确性。
4.2.10 程序运行与再现功能
控制装置应具有使工业机器人按已经存储的示教信息或者机器人语言描述的程序准确地执行动作
的能力。
4.2.11 启动、停止、倍率功能
控制装置应具有随时可以启动指定程序、或程序任意行指令的功能;应具有随时暂停或停止正在运
行的程序的功能;在程序运行过程中应具有在线调整速度倍率,并在线改变机器人运行速度的功能。
4.2.12 程序再启动功能
控制装置应具有在报警消除或重新上电后、继续上次运行的程序进行作业的功能。
4.2.13 运行调试功能
控制装置应具有在示教或者自动运行模式下,随时从任意行指令启动的功能,或通过增加暂停指令
实现任意行运行停止的功能。
4.2.14 外部运行模式功能
控制装置宜具有在远程模式下,通过信号或网络对程序进行启动、暂停、停止等控制及监视功能。
4.2.15 工位预约功能
控制装置应具有按预先在系统中设置好要执行的程序进行作业的功能。也应具有根据外部输入信
号的先后,顺序进行作业的功能。
4.2.16 运行日志功能
控制装置应具有收集和存储系统运行状况,并供用户查看的功能。
4.2.17 模式切换功能
控制装置应具有手动、自动等不同操作模式之间切换的功能。
4.3 运动控制
4.3.1 原点设置功能
工业机器人应具有原点设置功能。
4.3.2 坐标系标定与设置功能
控制装置应具有用户坐标系、绝对坐标系、工具坐标系的原点位姿确定的功能。
控制装置应具有使机器人在上述任何坐标系下实现位姿可控的功能。
4.3.3 路径与轨迹规划功能
路径为一组有序的机器人位姿,轨迹是基于时间的路径。控制装置应具有在运动段之间产生受控
的运动序列的功能。上述受控的运动序列包括但不局限于:关节坐标空间下的点到点运动、笛卡尔坐标
空间下的直线、圆弧、高阶样条插补曲线运动等。
4.3.4 轨迹平滑功能
控制装置应具有机器人在任意运动序列首尾相接运动过程中的非零速度平滑过渡功能。
4.3.5 准确到位功能
控制装置应具有使机器人在任意运动序列的结束点时电机达到零速,之后再执行下一个运动段序
列,以实现准确到位的功能。
4.3.6 伺服功能
控制装置应具有对机器人各轴的运动进行控制,对实际位置等状态反馈进行判断和处理以及对运
动相关参数进行设置和获取的功能。
4.3.7 参数配置功能
控制装置应具有通过参数配置实现其与机器人结构、功能相匹配的功能。
4.3.8 坐标系变换功能
控制装置能使工业机器人相对于不同类型坐标系运动的功能,包括关节参考坐标系、基坐标系、用
户坐标系、工具坐标系、圆柱坐标系等。通常工业机器人编程都是相对于其中的一个坐标系,控制装置
应能实现不同参考坐标系之间的变换。
4.3.9 标定与误差补偿功能
控制装置应具有标定与误差补偿功能,即针对制造工艺和装配误差,使用测量工具对工业机器人进
行测量并将数据输入补偿算法,最终输出补偿数据,提高机器人的定位精度。
4.3.10 外部轴设定功能
控制装置应具有使工业机器人外部轴(机座轴、工装轴)的设定功能。外部轴是安装在工业机器人
本体之外运动轴的总称,常用的有基座轴和工装轴。基座轴是可使工业机器人整体移动的轴,如行走
轴。工装轴是指使工装夹具翻转和回转的轴,如变位机上的轴。
控制装置应具有使机器人同外部轴进行协同控制的功能,在运动过程中,外部轴坐标空间下的机器
人轨迹路径和速度可控。
4.3.11 软浮动功能
控制装置应具有软浮动功能。软浮动在开启后工业机器人可以受外力改变位置和姿态,改变大小
可通过参数设置。工业机器人手爪在抓取毛坯件时可以根据毛坯面改变姿态,达到完全贴合,避免碰撞
和摩擦。
4.4 PLC控制
4.4.1 PLC基本功能
控制装置应具有可编程逻辑控制(PLC)功能,可实现顺序控制和过程控制:
a) 顺序控制:根据输入的条件能产生对应的逻辑输出。如夹具松开等。
b) 过程控制:根据输入的条件能产生对应的模拟信号输出。如焊枪的电流等。
4.4.2 输入输出(I/O)功能
控制装置应具有通用I/O、系统I/O(包括急停、启动、停止、暂停、报警等)及自定义I/O功能。
4.4.3 数/模(模/数)转换功能
控制装置宜具有数字量与模拟量相互转换的功能。
4.5 通信和总线
4.5.1 内部网络功能
控制装置应具有通过现场总线、以太网等网络接口与具有相应接口的驱动器、传感器、示教盒等通
信,实现机器人控制的功能。
网络应满足机器人控制装置所需的实时性、同步性、可靠性和安全性等要求。
注:网络通常包括RS232、RS485、CAN、实时工业以太网等。
4.5.2 外部网络功能
控制装置应具有通过外部网络接口与其他控制装置、上层管理网络进行通信,实现设备的协调控制
和远程管理的功能。
远程通信网络应满足系统所需的实时性、可靠性和安全性的要求。
注:典型的外部网络包括CAN,以太网,移动无线网络等。
4.6 感知功能
4.6.1 位姿和速度感知功能
控制装置应具有感知机器人的位姿和速度的功能。
4.6.2 外在测量功能
控制装置宜具有用来测量机器人外部的物体状态(比如障碍物、对象物体等),并进行响应同步动作
控制的功能。
4.6.3 接近传感反馈功能
控制装置宜具有描述在一定范围内,机器人与物体在接近状态下,测知出两者相对关系的功能。
4.6.4 图像处理功能
控制装置宜具有从光、超声波、电磁波获取的图像数据进行处理,并从中获取有用信息的功能。
4.6.5 视觉反馈控制功能
控制装置宜具有结合机器视觉进行作业和运动控制的功能。
4.6.6 声音识别功能
控制装置宜具有以语音作为信息源进行识别的功能。
4.6.7 力觉(触觉)反馈控制功能
控制装置宜具有结合力(触觉)传感器进行作业和运动控制的功能。
4.6.8 挤压力反馈功能
控制装置宜具有支持当机器人与物体的接触面上时,接收并处理在接触面的法线方向的压力数据
和方向数据的功能
4.6.9 滑动力反馈功能
控制装置宜具有当机器人与物体的接触面上时,接收并处理测知出作用力数据的功能。
4.6.10 感应融合功能
控制装置宜具有通过机器人外部感应器获取来的信息并衍生出新的信息的功能。
4.7 安全功能
4.7.1 急停功能
控制装置应具有GB 11291.1-2011规定的急停功能。
4.7.2 保护性停止功能
控制装置应具有GB 11291.1-2011规定的保护性停止功能。
4.7.3 限位保护功能
控制装置应具有可以设置每个关节的正负限位、在机器人笛卡尔标系下设置每一个可运动维度正
负限位的功能。
4.7.4 关节软限位设定及报警处理功能
控制装置应具有通过软件控制方式对各个关节轴活动范围进行限定、以防止超出工作范围而对人
员及周边物体或机器人本体造成损伤的功能。
4.7.5 奇异点保护功能
控制装置应具有奇异点保护功能。
4.7.6 限速运行功能
控制装置应具有GB 11291.1-2011规定的在手动操作方式下,默认为低速运行模式(运动速度不
得超过250mm/s)等的功能。
4.7.7 工作空间和障碍空间保护功能
控制装置应具有通过设定工业机器人工作监控区域和障碍监控区域,以及报警处理、禁止工业机器
人在其指令有效时离开或进入这一区域的功能。
4.7.8 机械锁定功能
控制装置应具有通过设定机械锁定有效而所有伺服输出和I/O输出等引起机械动作的操作置为
无效的功能。
4.7.9 操作权限管理功能
控制装置应具有对不同的用户进行功能使用、参数设置和密码设置等权限限制的功能。
4.7.10 故障诊断功能
控制装置应具有通过各种信息对机器人故障进行诊断,并进行相应维护的功能。
4.7.11 原点设置的安全功能
控制装置应具有在进行原点位置校准前,不允许对机器人进行示教和再现操作的功能,以防止产生
危险。
4.7.12 碰撞检测和处理功能
控制装置宜具有碰撞检测和处理功能,即当工具或工业机器人本体与周边设备发生碰撞时,不通过
任何外部传感器,在瞬间检测出并且使机器人停止,使由碰撞造成的损害降低的功能。
在示教模式及再现模式下,检测出碰撞时工业机器人均会紧急停止。
4.8 其他
4.8.1 多工艺模块支持功能
针对工业机器人在不同工业领域的应用,控制装置宜具有专用工艺模块支持功能,比如:焊接、喷
涂、码垛、打磨、跟踪、视觉等。
4.8.2 二次开发接口功能
控制装置宜提供应用程序接口,具有二次开发的功能。
4.9 检验(试验)
视检及功能测试,按不同类型控制装置所具有的功能进行逐项测试。
5 安全
5.1 基本安全
5.1.1 要求
控制装置安全的基本要求应符合GB/T 29482.1-2013中7.1.1的规定。
5.1.2 检验(试验)
视检,功能检查和/或检查信息,应符合5.1.1的规定。
控制装置安全的检测应符合GB/T 29482.1-2013中7.1.2的规定。
5.2 使能装置安全
5.2.1 要求
控制装置示教盒应具有使能装置,当开关处于连续保持给定位置状态下工业机器人才能进行动作。
......
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