GB∕T 38871-2020 工业环境用移动操作臂复合机器人通用技术条件

犐犆犛２５．０４０．３０

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犌犅／犜３８８７１—２０２０

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犻狀犱狌狊狋狉犻犪犾犲狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋

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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组成和分类

２………………

４．１组成２

…………………

４．２分类３

…………………

５性能

３………………………

６技术要求

４…………………

６．１外观和结构４

…………………………

６．２功能４

…………………

６．３气动系统４

……………

６．４电气系统４

……………

６．５调度系统４

……………

６．６安全要求４

……………

６．７电磁兼容性５

…………………………

６．８环境适应性５

…………………………

７试验方法

６…………………

７．１外观和结构检查６

……………………

７．２功能检查６

……………

７．３气动系统试验６

………………………

７．４电气系统试验６

………………………

７．５调度系统检查６

………………………

７．６性能试验６

……………

７．７安全试验８

……………

７．８电磁兼容性试验９

……………………

７．９环境适应性试验９

……………………

８检验规则

９…………………

８．１检验分类９

……………

８．２型式检验９

……………

８．３出厂检验１０

……………

８．４检验项目１０

……………

９标志、使用说明书、

包装、运输和贮存１１…………………

Ⅰ

犌犅／犜３８８７１—２０２０

９．１标志１１

…………………

９．２使用说明书１１

…………………………

９．３包装１１

…………………

９．４运输１１

…………………

９．５贮存１１

…………………

Ⅱ

犌犅／犜３８８７１—２０２０

前言

本标准按照ＧＢ／Ｔ１．１—２００９给出的规则起草。

本标准由中国机械工业联合会提出。

本标准由全国自动化系统与集成标准化技术委员会（ＳＡＣ／ＴＣ１５９）归口。

本标准起草单位：沈阳新松机器人自动化股份有限公司、中国科学院沈阳自动化研究所、苏州苏相

机器人智能装备有限公司、苏州傲特敏机器人技术服务有限公司、工业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）、重庆鲁班机器人技术研究院有限公司、上海沃迪智能装备股份有限公司、

北京机械工业自动化研究所有限公司、东北大学、苏州博众机器人有限公司。

本标准主要起草人：徐方、邹风山、李志海、孙立宁、瞿卫新、尹作重、何国田、杨学志、童上高、姜杨、

苏衍宇、宋吉来、刘世昌、于洪鹏、赵彬、孙铭泽、李遷。

Ⅲ

犌犅／犜３８８７１—２０２０

工业环境用移动操作臂复合机器人

通用技术条件

１范围

本标准规定了工业环境用移动操作臂复合机器人产品的组成及分类、性能、技术要求、试验方法、检

验规则、标志、包装、运输和贮存等。

本标准适用于工业一般环境下使用的移动操作臂复合机器人（以下简称机器人）。

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／Ｔ１９１包装储运图示标志

ＧＢ／Ｔ２４２３．１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环境试验第２部分：试验方法试验Ｃａｂ：恒定湿热试验

ＧＢ／Ｔ２４２３．５５—２００６电工电子产品环境试验第２部分：试验方法试验Ｅｈ：锤击试验

ＧＢ／Ｔ４７６８防霉包装

ＧＢ／Ｔ４８５７．２３—２０１２包装运输包装件基本试验第２３部分：随机振动试验方法

ＧＢ／Ｔ４８７９防锈包装

ＧＢ／Ｔ５０４８防潮包装

ＧＢ／Ｔ５２２６．１机械电气安全机械电气设备第１部分：通用技术条件

ＧＢ／Ｔ７４０３．１牵引用铅酸蓄电池第１部分：技术条件

ＧＢ／Ｔ７９３２气动对系统及其元件的一般规则和安全要求

ＧＢ／Ｔ９９６９工业产品使用说明书总则

ＧＢ１１２９１．１工业环境用机器人安全要求第１部分：机器人

ＧＢ１１２９１．２机器人与机器人装备工业机器人的安全要求第２部分：机器人系统与集成

ＧＢ／Ｔ１２６４２—２０１３工业机器人性能规范及其试验方法

ＧＢ／Ｔ１２６４３—２０１３机器人与机器人装备词汇

ＧＢ／Ｔ１３３０６标牌

ＧＢ／Ｔ１７７９９．２—２００３电磁兼容通用标准工业环境中的抗扰度试验

ＧＢ１７７９９．４—２０１２电磁兼容通用标准工业环境中的发射

ＧＢ／Ｔ２８８６７含碱性或其他非酸性电解质的蓄电池和蓄电池组方形密封镉镍单体蓄电池

ＧＢ／Ｔ３６２７６电力储能用锂离子电池

ＩＳＯ１８６４６１：２０１６机器人服务机器人性能规范及其试验方法第１部分：轮式机器人运动

（Ｒｏｂｏｔｉｃｓ—Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｒｉｔｅｒｉａａｎｄｒｅｌａｔｅｄｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｓｅｒｖｉｃｅｒｏｂｏｔｓ—Ｐａｒｔ１：Ｌｏｃｏｍｏｔｉｏｎｆｏｒ

ｗｈｅｅｌｅｄｒｏｂｏｔｓ）

３术语和定义

ＧＢ／Ｔ１２６４３—２０１３界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

１

犌犅／犜３８８７１—２０２０

３．１

操作机犿犪狀犻狆狌犾犪狋狅狉

用来抓取和（或）移动物体、由一些相互铰接或相对滑动的构件组成的多自由度机器。

注１：操作机可由操作员、可编程控制器、或某些逻辑系统（如凸轮装置，线路）来控制。

注２：操作机不包括末端执行器。

［ＧＢ／Ｔ１２６４３—２０１３，定义２．１］

３．２

移动平台犿狅犫犻犾犲狆犾犪狋犳狅狉犿

能使移动机器人实现运动的全部部件的组装件。

注１：移动平台包含一个用于支撑负载的底盘。

注２：改写ＧＢ／Ｔ１２６４３—２０１３，定义３．１８。

３．３

控制系统犮狅狀狋狉狅犾狊狔狊狋犲犿

一套具有逻辑控制和动力功能的系统，能控制和监测机器人机械结构并与环境（设备和使用者）进

行通信。

［ＧＢ／Ｔ１２６４３—２０１３，定义２．７］

３．４

移动操作臂复合机器人犿狅犫犻犾犲犿犪狀犻狆狌犾犪狋狅狉犺狔犫狉犻犱狉狅犫狅狋狊

由操作机（３．１）、移动平台（３．２）和控制系统（３．３）组成的工业机器人。

注：操作机通常安装在移动平台上。

４组成和分类

４．１组成

主要包括操作机、移动平台和控制系统，见图１。

说明：

１———操作机；

２———移动平台；

３———控制系统；

犔———移动平台沿运动方向的长度。

图１机器人组成示意图

２

犌犅／犜３８８７１—２０２０

４．２分类

４．２．１按负载重量分类

分类如下：

ａ）轻型机器人，操作机负载小于２０ｋｇ；

ｂ）重型机器人，操作机负载大于或等于２０ｋｇ且小于或等于１００ｋｇ；

ｃ）超重型机器人，操作机负载大于１００ｋｇ。

４．２．２按移动方式分类

分类如下：

ａ）轮式机器人，移动平台通过轮子实现移动；

ｂ）履带式机器人，移动平台通过履带实现移动；

ｃ）其他移动方式机器人，移动平台通过除轮子和履带之外的方式实现移动。

４．２．３按导航方式分类

分类如下：

ａ）激光导航机器人；

ｂ）视觉导航机器人；

ｃ）惯性导航机器人；

ｄ）磁导航机器人；

ｅ）卫星导航机器人；

ｆ）其他导航机器人。

５性能

机器人的性能指标参数应在产品标准中规定，包括但不限于以下各项：

ａ）操作机技术参数如下（移动平台静态）：

１）最大单轴速度；

２）位姿准确度和重复性；

３）位置稳定时间；

４）轨迹准确度和重复性；

５）轨迹速度；

６）静态柔顺性。

ｂ）移动平台技术参数如下（操作机静态）：

１）最大速度；

２）平台重复定位精度；

３）制动距离。

ｃ）机器人整体技术参数如下（整体动态）：

１）最大工作循环；

２）系统重复定位精度；

３）续航能力。

３

犌犅／犜３８８７１—２０２０

６技术要求

６．１外观和结构

机器人外观和结构的要求如下：

ａ）机器人表面应光洁，不能有明显的凹痕、裂纹和变形，不应存在划痕、裂纹、缩孔等缺陷。漆膜

及镀层应均匀，无气泡、划伤、脱落和磨损等缺陷；

ｂ）金属部件不应有腐蚀及其他机械损伤；

ｃ）机器人设备中的所有紧固件部分应无松动、活动部分的润滑状态良好；

ｄ）文字、符号和标志应清晰、端正；

ｅ）机器人外形尺寸应满足设计要求；结构应布局合理，操作方便，便于维护；

ｆ）机器人部件质量应可靠，并符合相关标准。

６．２功能

机器人应包括但不限于以下功能：

ａ）手动运动控制；

ｂ）自动运动控制；

ｃ）点到点运动控制；

ｄ）作业编辑和地图编辑；

ｅ）安全保护功能，例如碰撞保护、自主避障、空间预警、异常报警等功能；

ｆ）手动充电和／或自主充电。

６．３气动系统

机器人气动系统应符合ＧＢ／Ｔ７９３２的规定。

６．４电气系统

机器人电气系统应符合ＧＢ／Ｔ５２２６．１的规定。

６．５调度系统

机器人调度系统应包括但不限于以下功能：

ａ）机器人分配；

ｂ）路径搜索；

ｃ）运行控制；

ｄ）机器人的退出与恢复；

ｅ）故障处理；

ｆ）信息采集。

６．６安全要求

６．６．１基本要求

机器人的安全应符合ＧＢ１１２９１．１和ＧＢ１１２９１．２的规定。针对机器人应用特点，要求如下：

ａ）机器人在应用过程中不应损坏应用产品；

ｂ）机器人在产品预期使用用途时物料（工件、器件、半成品等）不应发生掉落、滑动；

４

犌犅／犜３８８７１—２０２０

ｃ）机器人运行过程中，不应对人或周围环境造成伤害；前方有障碍物时，机器人应停止或绕开障

碍物；

ｄ）应在产品说明书中规定制动距离、最小安全距离及其测试条件。

６．６．２机械强度

机器人外壳应具有足够的机械强度。

６．６．３防护罩和外壳

机器人中构成危险因素的电气、气压等部件应具有固定的防护罩和外壳，且在正常运行期间不应打

开；当需要打开防护罩和外壳时，应采用工具才能卸下或打开。

６．６．４机械稳定性

操作机在最大负载及最大工作范围条件下，机器人整体不应失衡。

６．６．５电池安全

电池应符合ＧＢ／Ｔ７４０３．１、ＧＢ／Ｔ２８８６７、ＧＢ／Ｔ３６２７６的规定。

电池管理系统应具备充电过压控制、放电电压控制、充电电流控制、放电电流控制、充放电温度控制

等功能。

６．７电磁兼容性

６．７．１电磁发射

机器人本体及配套充电设备应符合ＧＢ１７７９９．４—２０１２中表１和表２的要求。

６．７．２电磁抗扰度

机器人本体及配套充电设备应符合ＧＢ／Ｔ１７７９９．２—２００３中第８章的要求。

６．８环境适应性

６．８．１气候环境适应性

机器人在表１规定的工作、贮存条件下应能正常工作。

表１工作、贮存条件

环境条件工作条件贮存条件

环境温度０℃～４０℃－４０℃～５５℃

相对湿度≤９５％（４０℃）≤９３％（４０℃）

大气压力８６ｋＰａ～１０６ｋＰａ

６．８．２机械环境适应性

机器人带包装模拟运输试验后，结构及零件应无损伤，无弯曲变形，紧固件应无松动，并能正常

运行。

５

犌犅／犜３８８７１—２０２０

７试验方法

７．１外观和结构检查

目测检查机器人外观和结构，使用卷尺或其他工具检测外形尺寸。

７．２功能检查

按产品说明书中规定的操作方法检查６．２中各项功能。

７．３气动系统试验

按ＧＢ／Ｔ７９３２中规定进行检查。

７．４电气系统试验

按ＧＢ／Ｔ５２２６．１中规定进行检查。

７．５调度系统检查

按产品说明书中规定的操作方法检查６．５中各项调度系统功能。

７．６性能试验

７．６．１最大单轴速度

在额定负载条件下，使操作机的关节进行稳定工作，其他关节固定。令被测关节以最大速度做最大

范围的运动，测出速度的最大值。重复测量１０次，取平均值作为测量结果。

７．６．２位姿准确度和重复性

按ＧＢ／Ｔ１２６４２—２０１３中７．２的规定进行。

７．６．３位置稳定时间

按ＧＢ／Ｔ１２６４２—２０１３中７．４的规定进行。

７．６．４轨迹准确度和重复性

按ＧＢ／Ｔ１２６４２—２０１３中８．２、８．３的规定进行。

７．６．５轨迹速度

按ＧＢ／Ｔ１２６４２—２０１３中８．６．４的规定进行。

７．６．６静态柔顺性

按ＧＢ／Ｔ１２６４２—２０１３中第１０章的规定进行。

７．６．７最大速度

按ＩＳＯ１８６４６１：２０１６中５．１～５．４规定的设备及方法进行试验。

７．６．８平台重复定位精度

如图２所示，试验步骤如下：

６

犌犅／犜３８８７１—２０２０

ａ）使机器人到达位置犃，并在地图中建立目标；

ｂ）移动机器人使其到达位置犅，位置犃和位置犅间的距离应不小于５犔，且之间无障碍物；

ｃ）对机器人下达指令，让其回到位置犃，用测量设备记录机器人当前的位置；

ｄ）重复步骤ｂ）、ｃ）至少３０次，并按式（１）计算试验结果。

犚犘犾＝犾＋３犛犾……（１）

犾＝１

狀∑

狀

犼＝１

犾犼

犾犼＝（狓－狓犼）

２＋（

狔－狔犼）槡

２

犛犾＝

∑

狀

犼＝１（

犾－犾犼）

２

狀－１槡

狓＝１

狀∑

狀

犼＝１狓

犼

狔＝１

狀∑

狀

犼＝１狔

犼

式中：

犚犘犾———目标定位，单位为毫米（ｍｍ）；

犾犼———第犼个位置和测量点的距离，单位为毫米（ｍｍ）；

狓———坐标狓的平均值，单位为毫米（ｍｍ）；

狔

———坐标狔的平均值，单位为毫米（ｍｍ）；

狓犼———第犼次测量的坐标狓值，单位为毫米（ｍｍ）；

狔犼

———第犼次测量的坐标狔值，单位为毫米（ｍｍ）；

犛犾———标准偏差；

狀———测试次数，狀≥３０。

图２平台重复定位精度测试

７．６．９制动距离

按ＩＳＯ１８６４６１：２０１６中６．１～６．４规定的设备及方法进行试验。

注：负载在空载到最大负载范围内选取。

７．６．１０最大工作循环

如图３所示，试验步骤如下：

７

犌犅／犜３８８７１—２０２０

ａ）机器人充满电后，使机器人按犃犅犆犇犇犆犅犃四点间循环运行；其中犃犅点间距为５犔，犆犇间

距为操作机ＧＢ／Ｔ１２６４２—２０１３的６．８．２中立方体对角线长度；犃犅点间仅移动平台运行，到

犅点移动平台停止后，操作机从犆点运行到犇点再返回犆点后停止，移动平台返回犃点后为

一个循环；

ｂ）机器人在额定负载和最大速度条件下，按图３的运动路径，在单位时间内，记录完成的循环次

数作为试验结果（取整数值）。

说明：

●

———移动平台运行点（犃点和犅点）；

▲

———操作机运行点（犆点和犇点）。

图３最大工作循环试验路径

７．６．１１系统重复定位精度

试验步骤如下：

ａ）机器人充满电后，使机器人按图３试验路径循环运行，在犇点预留停止时间，记录初始位置；

ｂ）机器人在额定负载和最大速度条件下，每次运动到犇点时记录位置数据；

ｃ）重复记录至少３０次，并按式（１）计算试验结果。

７．６．１２续航能力

试验步骤如下：

ａ）机器人充满电后，按说明书开启机器人，使机器人全部软件处于运行状态，运动部件按说明书

要求工作；

ｂ）机器人在边长不小于５犔的正方形内额定负载条件下以额定速度连续运行，直到自动停止或

不能重新启动，以记录的开始时间和结束时间计算出整个操作时间；

ｃ）测试过程可以是手动模式、自动模式或其他设定方式，使机器人从起点循环运行；

ｄ）以上步骤重复３次，计算平均工作时间。

７．７安全试验

７．７．１基本要求检查

按ＧＢ１１２９１．１和ＧＢ１１２９１．２的规定进行检查。

７．７．２机械强度试验

按ＧＢ／Ｔ２４２３．５５—２００６中第３章规定的方法对外壳进行试验，试验装置使用弹簧锤，测试点不少

于１０个点。

注：嵌入外壳内的按钮、灯罩等部件不需测试。

８

犌犅／犜３８８７１—２０２０

７．７．３防护罩和外壳检查

目测检查。

７．７．４机械稳定性试验

操作臂额定负载、额定速度条件下，在移动平台移动方向上和移动平台移动垂直方向上分别做最大

臂展运动时目测检查。

７．７．５电池安全试验

按电池厂商规定的试验方法进行试验。

７．８电磁兼容性试验

７．８．１电磁发射试验

按ＧＢ１７７９９．４—２０１２中表１和表２规定的基本标准方法进行试验。

７．８．２电磁抗扰度试验

机器人本体及配套充电设备应按ＧＢ／Ｔ１７７９９．２—２００３中第８章规定的基础标准方法进行试验。

７．９环境适应性试验

７．９．１气候环境适应性

按ＧＢ／Ｔ２４２３．１、ＧＢ／Ｔ２４２３．２、ＧＢ／Ｔ２４２３．３中规定的试验方法，按表１温湿度指标进行试验。其

中工作条件试验时间为４ｈ，贮存条件试验时间为８ｈ。

７．９．２机械环境适应性

按ＧＢ／Ｔ４８５７．２３—２０１２附录Ａ中公路运输推荐严酷水平Ⅱ级进行随机振动试验，试验时间为

８ｈ。

８检验规则

８．１检验分类

检验分为型式检验和出厂检验。

型式检验应包括但不限于本标准规定的所有试验项目。出厂检验为机器人产品交货时应进行的各

项试验。

８．２型式检验

当有下列情况之一时，应进行型式检验：

ａ）新产品试制定型投产时；

ｂ）因工艺，材料或结构的变化而影响产品质量时；

ｃ）出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时；

ｄ）停产超过三年恢复生产时；

ｅ）国家质量监管机构提出型式试验要求时。

９

犌犅／犜３８８７１—２０２０

８．３出厂检验

每台机器人都应进行出厂检验，并由制造单位的质量检验部门负责实施。

８．４检验项目

检验项目见表２。

表２检验项目

序号检验项目技术要求检验方法出厂检验型式检验

１外观和结构６．１７．１○○

２功能６．２７．２○○

３气动系统６．３７．３○○

４电气系统６．４７．４○○

５调度系统６．５７．５○○

６

７

８

９

１０

１１

１２

１３

１４

１５

１６

１７

性能

最大单轴速度５ａ）７．６．１—○

位姿准确度和重复性５ａ）７．６．２—○

位置稳定时间５ａ）７．６．３—○

轨迹准确度和重复性５ａ）７．６．４—○

轨迹速度５ａ）７．６．５—○

静态柔顺性５ａ）７．６．６—○

最大速度５ｂ）７．６．７—○

平台重复定位精度５ｂ）７．６．８—○

制动距离５ｂ