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文檔簡(jiǎn)介
ICS
CCS
團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)
T/SZRAXXX-2024
電動(dòng)夾爪性能規(guī)范及試驗(yàn)方法
Electricgrippers-Performancecriteriaandrelatedtestmethods
2024-XX-XX發(fā)布2024-XX-XX實(shí)施
蘇州市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布
Ⅰ
T/SZRAXXX—2024
電動(dòng)夾爪性能規(guī)范及試驗(yàn)方法
1范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了平行、旋轉(zhuǎn)電動(dòng)夾爪下列性能指標(biāo)及其測(cè)試方法：
--夾持力控精度和重復(fù)力控精度；
--夾持重復(fù)定位精度；
--旋轉(zhuǎn)峰值扭矩；
--旋轉(zhuǎn)精度和旋轉(zhuǎn)重復(fù)精度；
對(duì)于某一具體電動(dòng)夾爪的試驗(yàn)，本標(biāo)準(zhǔn)并不規(guī)定應(yīng)選擇上述的哪些性能指標(biāo)。本標(biāo)準(zhǔn)所述的試驗(yàn)項(xiàng)
目主要用于研究和檢驗(yàn)?zāi)硞€(gè)電動(dòng)夾爪的指標(biāo)，也可以用于樣機(jī)試驗(yàn)、定型試驗(yàn)或驗(yàn)收試驗(yàn)。
為了對(duì)比不同電動(dòng)夾爪的性能指標(biāo)，按照本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，下列參數(shù)必須相同：試驗(yàn)負(fù)載的尺寸、試
驗(yàn)電爪夾指及負(fù)載的材質(zhì)、試驗(yàn)速度、試驗(yàn)循環(huán)和環(huán)境條件。
2規(guī)范性引用文件
下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，
僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本
文件。
T/AIIA003平行電動(dòng)夾爪技術(shù)規(guī)范
GB/T11291.2機(jī)器人與機(jī)器人裝備工業(yè)機(jī)器人的安全要求第2部分：機(jī)器人系統(tǒng)與集成
GB/T12642工業(yè)機(jī)器人性能規(guī)范及其試驗(yàn)方法
GB/T12644工業(yè)機(jī)器人特性表示
3術(shù)語與定義
本標(biāo)準(zhǔn)采用T/AIIA003、GB/T12642中界定的及下列術(shù)語和定義適用于本文件。
3.1電動(dòng)夾爪
電動(dòng)夾爪是一種利用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的夾具，實(shí)現(xiàn)夾持、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作。
3.2夾指
夾指是安裝在電動(dòng)夾爪上的夾持部分，用于夾持、固定或抓取工件。
3.3夾持力
電動(dòng)夾爪通過夾指抓取工件，夾指與工件保持接觸，兩者的作用以力的形式存在。
3.4目標(biāo)夾持力
按照廠家給定的理論夾持力曲線設(shè)定參數(shù)，得到的理論夾持力。
3.5實(shí)測(cè)夾持力
電動(dòng)夾爪執(zhí)行設(shè)定參數(shù)，力傳感器實(shí)際測(cè)試所得夾持力。
3.6力控精度
電動(dòng)夾爪目標(biāo)夾持力與實(shí)測(cè)夾持力的偏差程度。
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3.7重復(fù)力控精度
電動(dòng)夾爪反復(fù)按照同一參數(shù)執(zhí)行所得到的力控精度的一致程度。
3.8重復(fù)定位精度
電動(dòng)夾爪反復(fù)按照同一參數(shù)執(zhí)行所得到的位置精度的一致程度。
3.9峰值扭矩
旋轉(zhuǎn)電動(dòng)夾爪由靜止?fàn)顟B(tài)開始全力全速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所能達(dá)到的最大扭矩。
3.10旋轉(zhuǎn)精度
電動(dòng)夾爪執(zhí)行單次旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所能達(dá)到目標(biāo)位置的準(zhǔn)確度。
3.11旋轉(zhuǎn)重復(fù)精度
電動(dòng)夾爪反復(fù)按照同一參數(shù)執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所得到的旋轉(zhuǎn)位置精度的一致程度。
4單位
除非另有規(guī)定，所有單位如下：
--長(zhǎng)度以毫米計(jì)...................................................................(mm)
--角度以弧度或度計(jì).................................................(rad)或(°)
--時(shí)間以秒計(jì)...........................................................................(s)
--質(zhì)量以千克計(jì).....................................................................(kg)
--力以牛頓計(jì)..........................................................................(N)
--扭矩以牛.米計(jì).................................................................(N.m)
--旋轉(zhuǎn)速度以度/秒計(jì).........................................................(°/s)
--夾持速度以米/秒計(jì)..........................................................(m/s)
5縮略語和符號(hào)
本標(biāo)準(zhǔn)采用下列縮略語和符號(hào)。
5.1基本縮略語
A精度Accuracy
R重復(fù)性Repeatability
F力Force
P位置Position
V速度Velocity
D角度Degree
5.2量值
n測(cè)試循環(huán)次數(shù)
S標(biāo)準(zhǔn)偏差
ν運(yùn)動(dòng)速度
AF力控精度
RF重復(fù)力控精度
RP重復(fù)定位精度
OF力超調(diào)量
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5.3下標(biāo)
表示第次循環(huán)
r順時(shí)針
jl逆時(shí)針j
m峰值
6性能測(cè)試條件
6.1電動(dòng)夾爪安裝
根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或產(chǎn)品隨機(jī)文件安裝電動(dòng)夾爪本體及夾指。
6.2測(cè)試前條件
電動(dòng)夾爪應(yīng)裝配完畢，并可正常操作。所有必要的校正、設(shè)定操作、功能驗(yàn)證均圓滿完成。不管制
造商是否有規(guī)定，各項(xiàng)試驗(yàn)在試驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱運(yùn)行，以全力全速全行程開合運(yùn)動(dòng)1小時(shí)作為預(yù)
熱標(biāo)準(zhǔn)。
測(cè)試過程中應(yīng)保證外部電源穩(wěn)定、供電能力足夠，周圍存在可能影響被測(cè)特性的設(shè)備，測(cè)試過程要
保持一致，并在測(cè)試報(bào)告中說明。
6.3操作和環(huán)境條件
由制造商指定并由本標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的試驗(yàn)方法確定的性能特性，只有在制造商規(guī)定的環(huán)境和正常操作條
件下才是有效的。
6.3.1操作條件
試驗(yàn)中所使用的正常操作條件，應(yīng)由制造商說明。
正常操作條件包括（但不限于）：對(duì)電源波動(dòng)和干擾的要求，最大安全操作極限（見GB/T12644）
等。
6.3.2環(huán)境條件
6.3.3一般條件
試驗(yàn)所用的環(huán)境要求由制造商說明，參照6.3.2.2的要求。
環(huán)境條件包括：溫度、相對(duì)濕度、大氣壓。
6.3.3.1測(cè)試溫度
測(cè)試的環(huán)境溫度應(yīng)為20℃。采用其他的環(huán)境溫度應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中指明并加以解釋。試驗(yàn)溫度應(yīng)保
持20±2℃。
為使電動(dòng)夾爪和測(cè)量?jī)x器、設(shè)備在試驗(yàn)前處于熱穩(wěn)定狀態(tài)下，需將它們置于試驗(yàn)環(huán)境中足夠長(zhǎng)的時(shí)
間（最好一晝夜）。還需防止通風(fēng)和外部熱輻射（如陽光、加熱器等）。
6.4機(jī)械接口
所有測(cè)試項(xiàng)目在測(cè)試前，需保證附件按照廠家要求有效連接，比如夾持力測(cè)試時(shí)，夾指有效安裝在
電動(dòng)夾爪上，如圖1所示，圖中夾指1通過螺釘2、定位銷釘3與齒條4有效連接，緊固螺釘旋緊扭矩
符合規(guī)范，使用的夾指材質(zhì)、尺寸、慣量要相同，測(cè)試點(diǎn)位置相同，所使用的傳感器與電動(dòng)夾爪之間的
作用點(diǎn)保持一致。
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圖1電動(dòng)夾爪夾指安裝示意
測(cè)試前電動(dòng)夾爪本體與測(cè)試臺(tái)有效固定，測(cè)試儀器與電動(dòng)夾爪測(cè)試點(diǎn)之間保持相對(duì)位置不變且保證
測(cè)試儀器與電動(dòng)夾爪之間不存在安裝誤差影響測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性的情況發(fā)生。
6.5試驗(yàn)儀器
按照本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的測(cè)試項(xiàng)目，所選用的測(cè)試儀器需根據(jù)被測(cè)產(chǎn)品的性能指標(biāo)具體選定，保證被測(cè)產(chǎn)
品指標(biāo)落在試驗(yàn)儀器的有效行程內(nèi)，且最好處于最佳測(cè)試范圍。
試驗(yàn)儀器在測(cè)試前需經(jīng)過校準(zhǔn)處理，保證測(cè)試儀器功能正常。
試驗(yàn)儀器在安裝過程中，需要嚴(yán)格按照儀器廠家要求實(shí)施，避免引入外部因素對(duì)整個(gè)試驗(yàn)結(jié)果造成
影響。
6.6循環(huán)次數(shù)
電動(dòng)夾爪在測(cè)試各項(xiàng)特性指標(biāo)時(shí)，需多次循環(huán)測(cè)試，統(tǒng)計(jì)結(jié)果。下表給出各項(xiàng)特性測(cè)試時(shí)的循環(huán)次
數(shù)。
表1循環(huán)次數(shù)
試驗(yàn)特性循環(huán)次數(shù)
夾持力控精度和重復(fù)力控精度50
夾持重復(fù)定位精度50
峰值扭矩50
旋轉(zhuǎn)精度50
旋轉(zhuǎn)重復(fù)精度50
6.7試驗(yàn)步驟
試驗(yàn)順序?qū)υ囼?yàn)結(jié)果沒有影響，但為了減少測(cè)試過程中的拆裝操作，建議同時(shí)具有旋轉(zhuǎn)、夾持功能
的電動(dòng)夾爪優(yōu)先測(cè)試旋轉(zhuǎn)相關(guān)項(xiàng)目，再測(cè)試夾持相關(guān)項(xiàng)目；旋轉(zhuǎn)相關(guān)項(xiàng)目中，優(yōu)先測(cè)試旋轉(zhuǎn)位置精度，
然后測(cè)試扭矩控制精度；夾持相關(guān)測(cè)試項(xiàng)目中，優(yōu)先測(cè)試夾持位置精度，然后測(cè)試力控精度。
整個(gè)測(cè)試過程使用自動(dòng)化程序完成，同時(shí)保證測(cè)試時(shí)間間隔，避免前一拍測(cè)試影響后一次測(cè)試結(jié)果，
測(cè)試數(shù)據(jù)的記錄應(yīng)在數(shù)據(jù)穩(wěn)定后的第一時(shí)間記錄，避免測(cè)試設(shè)備自身偏差影響測(cè)試結(jié)果。
試驗(yàn)時(shí)所有的程序延遲，如測(cè)量停頓時(shí)間和測(cè)量時(shí)間應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中說明。
7夾持特性
7.1力控精度和重復(fù)力控精度
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7.1.1一般說明
本章所定義的力控精度和重復(fù)力控精度，由目標(biāo)夾持力和實(shí)測(cè)夾持力的偏差和重復(fù)執(zhí)行設(shè)定參數(shù)所
得的一系列實(shí)測(cè)夾持力的分布來確定。
電動(dòng)夾爪重復(fù)執(zhí)行設(shè)定參數(shù)時(shí)，需保證起始狀態(tài)一致，主要指：電動(dòng)夾爪先恢復(fù)同一位置點(diǎn)，并處
于停止?fàn)顟B(tài)。電動(dòng)夾爪的起始位置及開始運(yùn)動(dòng)前的狀態(tài)可能會(huì)對(duì)夾持力的測(cè)試結(jié)果起到重大影響，測(cè)試
前的狀態(tài)及測(cè)試參數(shù)給定均需在試驗(yàn)報(bào)告中清楚地說明。
電動(dòng)夾爪產(chǎn)品的力控精度和重復(fù)力控精度視具體產(chǎn)品的定位不同要求有所不同，本標(biāo)準(zhǔn)定義電動(dòng)夾
爪產(chǎn)品的力控精度不低于總量程的15%，重復(fù)力控精度不低于總量程的5%，精度越高，產(chǎn)品性能越優(yōu)。
7.1.2試驗(yàn)準(zhǔn)備
夾持力測(cè)試根據(jù)被測(cè)試電動(dòng)夾爪的負(fù)載范圍、行程范圍選擇合適型號(hào)的高精度力矩傳感器，力矩傳
感器在測(cè)試過程中，需保證測(cè)試點(diǎn)位置固定，尤其圖2中夾持點(diǎn)距離電動(dòng)夾爪本體的高度H（統(tǒng)一按照
20mm實(shí)施），建議將力矩傳感器通過螺釘固定在夾指內(nèi)側(cè)。
不同材質(zhì)的夾指，對(duì)于夾持力測(cè)量過程中，傳感器與夾指之間的碰撞特性影響較大，夾指材質(zhì)統(tǒng)一
采用SUS304，夾指安裝時(shí)要保證兩個(gè)夾指的平行度，保證力矩傳感器與夾指之間正面接觸。
夾持力的測(cè)量在全量程內(nèi)選取5組點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)20%、40%、60%、80%、100%力矩給定，速度給
定全部為100%速度，執(zhí)行閉合動(dòng)作，下面測(cè)試過程及數(shù)據(jù)處理過程以100%力矩給定、100%速度給定
進(jìn)行說明，其他組測(cè)量方法相同。
圖2夾持力測(cè)試示意
7.1.3試驗(yàn)過程
試驗(yàn)按照如下步驟進(jìn)行：
（1）依照電動(dòng)夾爪廠家的使用說明，完成產(chǎn)品本體與測(cè)試臺(tái)間的安裝固定及夾指的安裝固定，然
后完成電氣、控制初始化；
（2）根據(jù)力矩傳感器使用說明，將力矩傳感器固定在夾指測(cè)試點(diǎn)上；
（3）控制電動(dòng)夾爪運(yùn)行到完全打開位置，至電動(dòng)夾爪狀態(tài)穩(wěn)定后等待2S；
（4）下發(fā)目標(biāo)夾持力參數(shù)（力矩100%，速度100%），控制電動(dòng)夾爪執(zhí)行閉合運(yùn)動(dòng)，待力矩傳感
器測(cè)試數(shù)據(jù)穩(wěn)定，記錄夾持力穩(wěn)定值F1和峰值Fm1；
（5）力矩傳感器清零；
（6）重復(fù)（3）~（5），直至完成50次循環(huán)測(cè)試，得到全部Fn、Fmn。
7.1.4試驗(yàn)結(jié)果處理
力控精度表示目標(biāo)夾持力（）和實(shí)測(cè)夾持力平均值（）之間的偏差（）。
????
?1+?2+...+??
?=
?
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重復(fù)力控精度表示執(zhí)行同一參數(shù)命令，重復(fù)響應(yīng)n次后實(shí)測(cè)夾持力的一致程度。
??=???
重復(fù)力控精度可以表示為圍繞平均值的力波動(dòng)±3S，其中S為標(biāo)準(zhǔn)偏差。
重復(fù)力控精度
?
式中：
??=?±3?
?
1
?=