ICS25.040.30 J28 中华人民共和国国家标准 GB/T33262—2016 工业机器人模块化设计规范 Designspecificationofmodularityforindustrialrobot 2016-12-13发布 2017-07-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 3.1 机器人模块化术语和定义 1 ………………………………………………………………………… 3.2 机构模块术语和定义 1 ……………………………………………………………………………… 3.3 控制模块术语和定义 2 ……………………………………………………………………………… 4 模块化分类 2 ……………………………………………………………………………………………… 4.1 原则 2 ………………………………………………………………………………………………… 4.2 分类 2 ………………………………………………………………………………………………… 5 模块化设计要求 3 ………………………………………………………………………………………… 5.1 机构模块 3 …………………………………………………………………………………………… 5.1.1 构成 3 …………………………………………………………………………………………… 5.1.2 动作范围 3 ……………………………………………………………………………………… 5.1.3 特性表达 3 ……………………………………………………………………………………… 5.1.4 接口 3 …………………………………………………………………………………………… 5.1.5 子模块特性和设计要求 3 ……………………………………………………………………… 5.2 控制模块 3 …………………………………………………………………………………………… 5.2.1 分类 3 …………………………………………………………………………………………… 5.2.2 一般要求 4 ……………………………………………………………………………………… 5.2.3 设计要求 4 ……………………………………………………………………………………… 6 模块化设计方法 9 ………………………………………………………………………………………… 6.1 定义 9 ………………………………………………………………………………………………… 6.2 设计原则 9 …………………………………………………………………………………………… 6.3 设计步骤 9 …………………………………………………………………………………………… 6.4 机器人模块的选择 9 ………………………………………………………………………………… 参考文献 11 ……………………………………………………………………………………………………GB/T33262—2016 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与集成标准化技术委员会(SAC/TC159)归口。 本标准主要起草单位:沈阳新松机器人自动化股份有限公司、北京航空航天大学、北京机械工业自 动化所、中机生产力促进中心。 本标准主要起草人:徐方、邹风山、李邦宇、宋吉来、魏洪兴、杨书评、王海丹、刘颖。 ⅠGB/T33262—2016 工业机器人模块化设计规范 1 范围 本标准规定了工业机器人(以下简称“机器人”)模块化设计的术语、模块化分类、模块化设计要求和 模块化设计方法等。 本标准适用于工业机器人(包括串联型、并联型、SCARA型)模块化设计。 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。 GB146.1 标准轨距铁路机车车辆限界 GB1589 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T11291.1—2011 工业环境用机器人 安全要求 第1部分:机器人 GB/T12642—2013 工业机器人 性能规范 GB/T12644—2001 工业机器人 特性表示 GB/T14468.1—2006 工业机器人 机械接口 第1部分:板类 GB/T14468.2—2006 工业机器人 机械接口 第2部分:轴类 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 机器人模块化术语和定义 3.1.1 模块 module 构件 component 能够单独命名并独立地完成一定功能的单元。 3.1.2 机构模块 mechanismmodule 用于机器人运动的传递和运动形成的转换的模块。 3.1.3 控制模块 controlmodule 记录机器人当前运行状态,实现机器人控制功能的模块。 3.2 机构模块术语和定义 3.2.1 关节模块 jointmodule 实现机器人旋转、移动等运动功能的模块。 1GB/T33262—2016 3.2.2 连杆模块 linkmodule 实现关节模块间连接的模块。 3.2.3 模块接口 moduleinterface 机构模块与机构模块相互对接的部位。 3.3 控制模块术语和定义 3.3.1 伺服驱动模块 servomotormodule 控制伺服电机动作的模块。 3.3.2 主控模块 maincontrolmodule 对机器人姿态和运动轨迹进行规划,完成机器人的运动学计算,并输出相应信号量。 3.3.3 传感模块 sensingmodule 实现机器人内部状态或外部环境感知功能,完成机器人本体或作业对象物理信息反馈的测量。 3.3.4 I/O模块 I/Omodule 输入输出模块。 3.3.5 安全模块 securitymodule 实现过流、过热和缺相等保护的模块。 4 模块化分类 4.1 原则 机器人模块化的分类原则如下: ———模块的划分不能影响系统的主要功能; ———模块划分时应使各模块间相互作用最小,模块功能独立性最大,保持每个模块单元在功能及结 构上有一定的独立性和完整性; ———模块单元间的接合要素要便于联接和分离; ———以尽可能少的模块组成尽可能多的产品,且模块结构尽量简单、规范; ———相同模块在结构和功能上应具有互换性,性能和结构各异而功能相同的模块也应能互换使用; ———注意模块在整个系统中的作用、可更换性与扩展性。 4.2 分类 机器人模块分类如下: ———机构模块; ———控制模块。 2GB/T33262—2016 5 模块化设计要求 5.1 机构模块 5.1.1 构成 机器人的机构模块主要由下列模块构成: ———关节模块; ———连杆模块。 5.1.2 动作范围 机构模块的动作距离与动作角度的范围由模块的技术规范规定,设计模块时应符合相应的机器人 机构的模块化功能构件规范。 5.1.3 特性表达 机构模块的特性表达应符合GB/T12642—2013和GB/T12644—2001的规定。 5.1.4 接口 机构模块的接口应符合GB/T14468.1—2006和GB/T14468.2—2006的规定。 5.1.5 子模块特性和设计要求 5.1.5.1 关节模块自由度 关节模块的自由度数可有若干个,其中旋转和移动两种单自由度模块为基本关节模块。 5.1.5.2 连杆模块设计要求 连杆模块应简单可靠,并且能够在模块之间传递动力或信息。 5.1.5.3 连杆模块接口 不同长度的连杆模块具有不同方位的标准接口,以使模块关节之间的连接能满足机器人不同运动 学和动力学的要求。 5.2 控制模块 5.2.1 分类 遵循模块化划分原则,工业机器人控制器可划分为以下模块: ———主控模块; ———伺服驱动模块; ———I/O模块; ———安全模块; ———传感模块。 3GB/T33262—2016 5.2.2 一般要求 5.2.2.1 环境要求 控制器在使用、贮存和运输过程中应满足表1的环境要求。 表1 环境要求 工作温度-10℃~+55℃ (控制器表面环境温度) 贮存温度 -25℃~+70℃ 海拔高度 ≤3000m 相对湿度10%~90% (无凝露) 环 境 地面 运输条件公路行驶应符合GB1589的要求 铁路运输应符合GB146.1的要求 5.2.2.2 模块通信协议要求 控制器各模块的通信总线应优先满足以下几种通信协议形式中的一种或几种,各模块之间应满足 统一的通信协议形式: ———CANopen协议; ———EtherNET协议; ———EtherCAT协议; ———DeviceNet协议; ———PowerLink协议。 5.2.2.3 控制器推荐的物理接口 控制器应具备以下几种接口: ———USB接口; ———VGA接口; ———以太网接口; ———RS232接口; ———RS485接口; ———CAN接口。 5.2.2.4 供电要求 各模块的控制电源的供电电压应为直流24V±