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GB/T 40575-2021 工业机器人能效评估导则 哪里可以测试?

GB/T 40575-2021 工业机器人能效评估导则 哪里可以测试?

标准编号: GB/T 40575-2021 (GB/T40575-2021)

中文名称: 工业机器人能效评估导则

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

国际标准分类: 25.040.30

字数估计: 16,168

发布日期: 2021-10-11

实施日期: 2022-05-01

起草单位: 重庆大学、中机生产力促进中心、重庆华数机器人有限公司、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、北京机械工业自动化研究所有限公司、苏州大学、江苏汇博机器人技术股份有限公司、南京熊猫电子装备有限公司、中国科学院沈阳自动化研究所、福州广泰机械设备有限公司、国机智能技术研究院有限公司、上海沃迪智能装备股份有限公司

归口单位: 全国自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC 159)

提出机构: 中国机械工业联合会

发布机构: 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会

GB/T 40575-2021

Guidelines of energy efficiency evaluation for industrial robots

ICS 25.040.30

J28

中华人民共和国国家标准

工业机器人能效评估导则

2021-10-11发布

2022-05-01实施

国 家 市 场 监 督 管 理 总 局

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 工业机器人能效评估流程 3

5 工业机器人能效测试方法 4

6 工业机器人能效评估指标 7

7 评估报告的编写 10

附录A(资料性附录) 工业机器人能效评估示例 11

工业机器人能效评估导则

1 范围

本标准规定了工业机器人能效评估术语和定义、能效评估流程、能效测试方法、能效评估指标、能效

分析及评估报告的编写。

本标准适用于工业机器人本体能效评估,不包括末端执行器能效。

注:末端执行器是指安装在机器人机械接口的焊枪、喷枪、切削主轴等。

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/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 enablerobotmotors

使能装置允许机器人电机运行。

3.5

机器人电机取消使能 disablerobotmotors

使能装置禁止机器人电机运行。

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。

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。应采用边长为

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。

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:

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

用功率检测设备测量上电状态、空载运行及额定负载运行过程中工业机器人功率随时间变化情况,

别为上电状态、空载运行及额定负载运行测试结果记录示例。

6 工业机器人能效评估指标

6.1 能效评估指标构成

能效评估指标包括上电平均功率、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。

6.2 功率数据计算

6.2.1 上电平均功率

上电状态测试中,工业机器人上电状态总能耗如图4所示,上电状态功率通过式(1)计算:

6.2.2 空载平均功率

在空载运行测试中,工业机器人空载运行总能耗如图5所示,空载平均功率通过式(2)计算:

在额定负载运行测试中,工业机器人额定负载运行总能耗如图6所示,额定负载平均功率通过式

(3)计算:

6.3 能耗数据计算

6.3.1 空载运行总能耗

空载运行总能耗通过式(4)计算:

6.5 能效分析

能效指标是对工业机器人能量利用效率的反映,通过各能效评估指标对工业机器人的能效水平进

行分析,各指标含义如下:

—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

机器人在除驱动电机外电气装置的能量损耗越低。

—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,反映工业机器人在空载状态下的能耗情况。同负载水平的工业机器人中,空载平均功率值

越低,工业机器人空载运行状态能耗越低。

—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,反映工业机器人在额定负载状态下的能耗情况。同负载水平的工业机器人中,额

定负载平均功率值越低,工业机器人额定负载运行状态下能耗越低。

—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,反映了工业

机器将输入电能转换为工业机器人本体输入能量的效率。本体能效值越大,工业机器人将输

—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,反映了工业机器人将输入电能转换为有效输出能量的效率。额定负载能效值越大,工业

机器人将电能转换为有效输出机械能的效率越高。

7 评估报告的编写

工业机器人能效评估报告应包含如下内容:

—工业机器人的型号、制造商、制造时间以及软件版本号;

—测试场所、日期、测试温度、热机时间以及测试负责人;

—功率检测设备的类型、型号、制造商及精度;

—额定负载质量及负载图[负载图应在机械接口坐标系来说明负载重心(质心)的位置,参见

—循环运动轨迹、测试立方体边长及编程方法;

—上电状态测试、空载运行测试及额定负载运行测试的功率曲线;

—工业机器人上电平均功率、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。

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