T-ZZB 2181-2021“6+1”轴主从控制液压机械臂系统

CCSG28团体T/ZZB2181—2021“6+1”轴主从控制液压机械臂系统2021-08-06发布2021-09-06实施浙江省品牌建设联合会发布IT/ZZB2181—2021前言 12规范性引用文件 13术语和定义 14分类与型号编制 2 36基本要求 4 48技术要求 79试验方法 8 T/ZZB2181—2021本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。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。本文件由浙江省品牌建设联合会提出并归口管理。本文件由浙江蓝箭万帮标准技术有限公司牵头组织制定。本文件主要起草单位：浙江凯富博科科技有限公司。本文件参与起草单位（排名不分先后浙江华丰电动工具有限公司、金华市计量质量科学研究院、浙江师范大学、杭州方信企业管理有限公司。本文件主要起草人：张晶晶、辛华伟、杨建旭、兹修国、孙亮、施建伟、徐洪亮、严孝斌、辛华君、王滨海、王素娟、王京宏、王黎、鄂世举、胡小红、严文倩。本文件评审专家组长：柯晓东。本文件由浙江蓝箭万帮标准技术有限公司负责解释。T/ZZB2181—20211“6+1”轴主从控制液压机械臂系统本文件规定了“6+1”轴主从控制液压机械臂系统的术语和定义、分类与型号编制、基本要求、结构组成、技术参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、使用说明书、包装、运输及贮存、质量承诺。本文件适用于通用作业环境中从臂自重≤90kg的“6+1”轴主从控制液压机械臂系统（以下简称“机械臂系统”）。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T191—2008包装储运图示标志GB/T2423.1—2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温GB/T2423.2—2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温GB/T2423.3—2016环境试验第2部分：试验方法试验Cab：恒定湿热试验GB/T3766—2015液压传动系统及其元件的通用规则和安全要求GB/T9969—2008工业产品使用说明书总则GB/T12642—2013工业机器人性能规范及其试验方法GB/T12644—2001工业机器人特性表示GB/T13384—2008机电产品包装通用技术条件GB/T17626.2—2018电磁兼容试验和测试技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.3—2016电磁兼容试验和测试技术射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T17626.5—2019电磁兼容试验和测试技术浪涌（冲击）抗扰度试验GB/T33262—2016工业机器人模块化设计规范GB/T36321—2018特种机器人分类、符号、标志3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1“6+1”轴主从控制液压机械臂系统“6+1”axismaster-slavecontrolhydraulicmanipulator具有6个关节自由度及1个夹持终端自由度，液压驱动的关节型机械臂系统。3.2T/ZZB2181—20212从臂slavearm在现场开展作业的液压驱动机械臂本体。3.3主臂masterarm操作人员用于控制从臂各关节运动所使用，具备6个关节自由度联动控制的机械臂。3.4主从控制master-slavecontrol从臂复现主臂运动的控制方法。3.5力反馈forcefeedback系统可感知主要关节所受力的大小程度，并反馈到主臂各关节，操作人员能够通过主臂感觉到从臂前5个关节负载的变化或者受阻。4分类与型号编制4.1分类机械臂系统，按从臂自身重量可分为：a)70kg级，自身重量大于50kg，小于等于70kg；b)90kg级，自身重量大于70kg，小于等于90kg。4.2型号编制格式参照GB/T36321并结合液压机械臂系统的特点，机械臂系统的产品型号由名称代号、关节数量代号、分类代号、应用领域代号、左右手特征代号、力反馈特征代号、臂展代号、最大负载代号及设计代号组成，型号编制方法如下：设计代号最大负载代号臂展代号力反馈特征代号左右手特征代号应用领域代号分类代号关节数量代号名称代号4.3型号编制案例T/ZZB2181—20213一套90公斤级“6+1”轴主从控制液压机械臂系统，应用于通用环境，无左右特征，具有力反馈功能，臂展1760mm，最大负载226kg，则其编号为：H7-90-GUF-18-226-15结构组成5.1主要系统组件系统组件结构示意图如图1所示。图1系统组件结构示意图5.2从臂从臂为6轴串联型液压机械臂及1轴夹爪，可跟随控制指令开展作业。5.3主臂T/ZZB2181—20214主臂在运动学结构与从臂同构，具有六个关节空间对应的控制功能。可通过主臂上的按钮，控制夹爪开合。5.4控制显示单元控制显示单元具有以彩色触摸屏作为人机交互界面处理主从控制以外的功能，包括任务规划、参数配置、状态显示等。5.5从臂伺服驱控器从臂驱控器接受显示控制单元的控制命令，提供各个关节的驱动、控制以及各关节状态的数据采集。5.6主臂驱动器主臂驱动器为主手的力反馈功能提供主电源、执行驱动及力反馈控制。5.7通信控制显示单元和从臂驱动器之间的通信：是通过各种客户指定的通信介质与协议完成。6基本要求6.1设计研发6.1.1产品采用模块化设计，以正向设计为原则。6.1.2采用计算机辅助设计与分析软件对机械臂进行结构设计和强度分析，并实施轻量化设计。6.2原材料及零部件6.2.1机械臂非传动部件采用如铝、钛、复合材料或具有类似性能的其他轻量化材料。6.2.2传动部件采用马氏体沉淀硬化不锈钢或具有易于加工和表面处理的类似性能的其它高强度耐腐蚀材料。6.3生产制造6.3.1铝材料进行氧化处理，并加入防腐材料。6.3.2重要的传动件采用镀层硬润滑工艺，防止润滑失效。6.3.3油路接头采用一次成型刀具加工，提升密封性。6.3.4采用生产管理系统软件，建立零部件档案，具备零部件及装配过程的可追溯性。6.4检验检测6.4.1具有各轴运动范围、运动角速度、作业空间、持重力、夹持力、夹爪开合度等功能和性能的检测能力。6.4.2配备压力传感器、角度测量仪、拉力计测试仪、示波器、流量计、高精度万用表等检测设备。7技术参数7.1从臂参数从臂的技术参数如表1所示。T/ZZB2181—20215表1从臂参数1234567897.2主臂参数主臂的技术参数如表2所示。表2主臂参数162345678T/ZZB2181—20216表2（续）97.3控制显示单元控制显示单元参数如表3所示。表3控制显示单元参数1234567897.4从臂伺服驱控器从臂伺服驱控器参数如表4所示。表4从臂驱控器参数123456787.5主臂驱动器主臂驱动器参数如表5所示。T/ZZB2181—20217表5主臂驱动器参数1237.6系统使用环境系统使用环境参数如表6所示。表6系统使用环境参数1-20℃~60℃-30℃~70℃20℃~35℃-10℃~60℃30℃~35℃-10℃~60℃4-20℃~+60℃-30℃~70℃50℃~35℃-10℃~60℃8技术要求8.1外观和结构8.1.1机械臂系统应布局合理、操作简便、便于维修。8.1.2机械臂系统液压油路均不得有漏油现象，润滑情况良好。8.1.3机械臂系统表面应光洁，无划痕、起皮、脱落等缺陷。8.2功能要求8.2.1各轴动作机械臂的各轴机构运动应灵活、平稳、可靠。8.2.2指令动作8.2.2.1具有主从操作功能。8.2.2.2具有单关节或多关节锁定功能。8.2.2.3具有示教功能。8.3性能要求8.3.1各轴运动特性从臂符合表1各轴运动范围、运动角速度的要求，主臂符合表2各轴运动范围的要求。8.3.2持重力要求T/ZZB2181—20218从臂符合表1中所规定的最大持重力和全臂展持重力要求。8.3.3夹爪特性符合表1对夹爪开合度和夹持力的要求。8.3.4工作空间符合表1工作空间的要求，经试验后，机械臂运作工作正常。8.4环境要求8.4.1温度下限8.4.1.1从臂符合表6工作温度下线限的要求。8.4.1.2从臂符合表6储存温度下线限的要求。8.4.2温度上限8.4.2.1从臂符合表6工作温度上线限的要求。8.4.2.2从臂符合表6储存温度上线限的要求。8.5安全要求参照GB/T3766第6条款，液压机械臂系统使用现场满足以下安全要求：a)系统和元件的标识与系统说明书一致；b)系统内元件的连接符合回路图；c)系统，包括所有安全元件，功能正确；d)除液压缸活塞杆在多次循环后有不足以成滴的微量渗油外，其他任何元件均无意外泄漏。8.6电磁兼容8.6.1静电放电抗干扰度试验机械臂系统中的控制显示单元、从臂驱控器、主臂驱动器应符合GB/T17626.2中5试验等级中1级的要求。8.6.2射频电磁场辐射抗干扰度试验机械臂系统中的控制显示单元、从臂驱控器、主臂驱动器应符合GB/T17626.3中5试验等级中1级的要求。8.6.3浪涌（冲击）抗扰度试验机械臂系统中的控制显示单元、从臂驱控器、主臂驱动器应符合GB/T17626.3中5试验等级中2级的要求。9试验方法9.1试验条件参照GB/T12642，制定试验条件如下。T/ZZB2181—202199.1.1机械臂安装根据制造商的建议安装机械臂。9.1.2测试前提条件9.1.2.1机械臂应装配完毕，并可全面操作。所有必要的校平操作、调整步骤及功能试验均应圆满完9.1.2.2压源应调整到制造商规定的机械臂工作额定压力或技术文档中明确的工作压力。9.1.2.3不管制造商是否有规定，其余的试验在试验前机器人应进行适当的预热。9.1.3操作和环境条件由制造商制定并由本标准相应的试验方法确定的性能特性，只有在制造商规定的环境和正常操作条件下才是有效的。9.1.3.1操作条件9.1.3.1.1试验中所使用的正常操作条件，应由制造商说明。9.1.3.1.2正常操作条件包括(但不限于)：对电源和液压源的要求，电源波动和干扰，最大安全操作极限（见GB/T12644）等。9.1.3.2环境条件9.1.3.2.1一般条件试验所用的环境条件应由制造商说明。9.1.3.2.2测试温度测试的环境温度(θ)应为20℃。采用其他的环境温度应在试验报告中指明并加以解释。试验温度应保持在θ±2℃范围内。为使机器人和测量仪器在试验前处于热稳定状态下,需将它们置于试验环境中足够长的时间(最好一昼夜)。还需防止通风和外部热辐射（如阳光、加热器）。9.2外观和结构9.2.1外观质量采用目测检查。9.2.2机械臂机构运动采用目测及手动检查。9.3功能要求9.3.1各轴动作检测步骤如下：a)按下控制面板上主电源开关与液压开关，接入电源和液压；b)机械臂进行自行诊断无异常信号；c)人工操作按钮，使每个轴往复运行三次，检查各轴动作是否正确。9.3.2指令动作9.3.2.1主从控制检测步骤如下：T/ZZB2181—2021a)按操作要求次序启动机械臂；b)操作员按下操作启动键，通过主手操作从手；c)检查从手各关节是否跟随主手运动。9.3.2.2关节锁定功能检测步骤如下：a)按操作要求次序启动机械臂；b)操作员在控制其中锁定测试轴；c)操作员按下操作启动键，通过主手操作从手；d)检查被锁定轴是否被锁定，不跟随主手运动；e)重复b～d),直到将1～5轴测试完毕。9.3.2.3示教操作步骤测试步骤如下：a)按操作要求次序启动机械臂；b)按照示教说明，启动示教操作，操作员操作一组动作，让1～6轴及夹爪都运动起来，该动作时长应大于15s，保存该示教操作；c)启动机械臂的示教回放程序，在动作过程中检查动作是否与是教时动作一致。9.4性能要求9.4.1各轴运动特性9.4.1.1第1～5轴动作范围试验a)将检测轴转动到正向最大转角位置，测量仪器取测量点的坐标后检测轴返回零位；b)重复a）动作三次；c)通过所测两测量点的坐标值计算检测轴实际转角值（取三次平均值）；d)检测轴反向动作转动到最大转角位置，取测量点后返回零位；e)重复d）动作三次，并测量最大转角值（取三次平均值）。9.4.1.2第6轴试验6轴转动分为主从模式和连续模式：a)主从模式转动范围检验参照9.2.3.1；b)连续模式观察6轴的连续转动时是否会有卡顿；c)连续旋转3分钟，计算其旋转的圈数；圈数除以3可获得转速；d)重复c)动作三次，其最小值为测量所获转速。9.4.2持重力要求9.4.2.1最大持重力测试步骤如下：a)让机械臂夹持其规格说明书所示最大持重力重量；b)操作人员操作主手，提升第2轴，则该机械臂最大持重力达到规格说明书所示指标。T/ZZB2181—20219.4.2.2全臂展持重力测试步骤如下：a)让机械臂夹持其规格说明书所示全臂展持重力重量；b)操作人员操作主手，使得机械臂处于水平全臂展状态，则该机械臂最大持重力达到规格说明书所示指标。9.4.3夹爪特性分为夹爪开合度检验和夹爪夹持力测试，步骤如下：a)夹爪的开合的最小，测量最小开合度；b)夹爪的开合的最大，测量最大开合度；c)夹持计量过的压力传感器，测量夹爪夹持力。9.4.4工作空间工作空间试验要求如下：a)测试条件：空载状态；b)测试程序：根据工作空间作图法（见GB/T12644）绘制出工作空间图。以安装基座标系为基准，测出工作空间上各特殊点（极限位置和拐点）的坐标值。9.5环境要求9.5.1温度下限9.5.1.1工作温度下限试验按GB/T2423.2“试验Ab”进行。将受试样品放入低温箱内，使箱内温度降至指定温度，至少保持30min后，通电运行2h，应能正常工作。9.5.1.2储存温度下限试验按GB/T2423.2“试验Ab”进行。将受试样品放入低温箱内，使箱内温度降至指定温度，存放2h后，恢复常温状态，并保持2h，箱内降温时间不计入恢复时间。检查外观应符合产品标准的要求，然后通电运行，应能正常工作。9.5.2温度上限9.5.2.1工作温度上限试验按GB/T2423.2“试验Bb”进行。将受试样品放入高温箱内，使箱内温度升至指定温度，至少保持30min后，通电运行2h，应能正常工作。9.5.2.2贮运温度上限试验按GB/T2423.2“试验Bb”进行。将受试样品放入高温箱内，使箱内温度升至指定温度，存放2h后，回复常温状态，并保持2h，箱内升温时间不计入恢复时间。检查外观应符合产品标准的要求，然后通电运行，应能正常工作。9.6安全试验T/ZZB2181—2021机械臂系统按照8.5安全要求规定进行安装、试验，通过检查和试验取得的验证结果应形成报告文件，下列系信息也包括在文件中：a)所用液压油液的类型和黏度；b)在温度稳定后，油箱内液压油液的温度。9.7电磁兼容试验9.7.1静电放电抗干扰度试验用静电放电抗扰度试验设备，按照GB/T17626.2中8.2条款，对工作状态下的机械臂系统中的控制显示单元、从臂驱控器、主臂驱动器受检设备进行静电放电抗干扰度试验。9.7.2射频电磁场辐射抗干扰度试验用电磁抗扰度试验设备，按照GB/T17626.3中8.2条款，对工作状态下的机械臂系统中的控制显示单元、从臂驱控器、主臂驱动器受检设备进行电磁抗扰度试验。9.7.3浪涌（冲击）抗扰度试验用雷击浪涌（冲击）抗扰度试验设备，按照GB/T17626.5中8.3条款，对工作状态下的机械臂系统中的控制显示单元、从臂驱控器、主臂驱动器受检设备进行雷击浪涌（冲击）抗扰度试验。10检验规则10.1检验分类产品检验分为型式检验和出厂检验。10.2.1每台机械臂都进行出厂检验，经由质检部门检验合格后，发合格证出厂。10.2.2出厂检验项目符合表7的规定。10.2.3检验中出现某项目不符合要求或发生故障时，需查明原因，进行返修，对该项重新检验。在重新检验中，该项目再次出现不符合要求或发生故障时，则该产品被判定为不合格。表7检验项目1√√2√√3√√4—√5√√6√√7√8—√9—√√T/ZZB2181—2021表7（续）—√—√10.3型式检验10.3.1有下列情况之一进行型式检验：a)新产品或老产品转厂生产的试制定型鉴定；b)正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变,可能影响产品性能时；c)正常生产产品，每两年一次；d)产品停产半年以上，恢复生产时；e)出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时。10.3.2进行型式检验的机械臂，必须是出厂检验合