




?一、機(jī)器人手臂控制器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)剖析
GB/T 39004—2020《工業(yè)機(jī)器人電磁兼容設(shè)計(jì)規(guī)范》
GB/T 37283-2019 服務(wù)機(jī)器人 電磁兼容 通用標(biāo)準(zhǔn) 抗擾度要求和限值
GB/T 39785-2021 服務(wù)機(jī)器人 機(jī)械安全評估與測試方法
GB/T 40014-2021 雙臂工業(yè)機(jī)器人 性能及其試驗(yàn)方法
GB/T 40013-2021 服務(wù)機(jī)器人 電氣安全要求及測試方法
GBZ 41046-2021 上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 要求和試驗(yàn)方法
TGDCKCJH 013-2020 工業(yè)機(jī)器人伺服系統(tǒng)可靠性通用要求
TGDCKCJH 014-2020 工業(yè)機(jī)器人伺服系統(tǒng)可靠性仿真試驗(yàn)規(guī)范
TGDCKCJH 015-2020 工業(yè)機(jī)器人伺服系統(tǒng)可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)方法
TGQDA 00005-2021 機(jī)器人控制器加速試驗(yàn)與可靠性指標(biāo)驗(yàn)證方法
TSSITS 301-2020 工業(yè)應(yīng)用移動機(jī)器人 設(shè)計(jì)通則
1.1 同樣在T/ZXCH 0014- 2023標(biāo)準(zhǔn)中,規(guī)定了詳細(xì)的試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則。通過這些標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法,可以準(zhǔn)確測試機(jī)器人手臂控制器的各項(xiàng)性能,判斷其是否符合技術(shù)要求;檢驗(yàn)規(guī)則則明確了產(chǎn)品的合格判定準(zhǔn)則,從原材料檢驗(yàn)到成品檢驗(yàn),每一個(gè)環(huán)節(jié)都有嚴(yán)格的規(guī)范,保證進(jìn)入市場的機(jī)器人手臂控制器質(zhì)量可靠,為用戶提供穩(wěn)定、高效的使用體驗(yàn)
1.2 GB/T 37283-2019《服務(wù)機(jī)器人 電磁兼容 通用標(biāo)準(zhǔn) 抗擾度要求和限值》
B 級:服務(wù)機(jī)器人正常工作時(shí),其性能受到一定電磁干擾影響,但仍能滿足基本功能要求
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試驗(yàn)名稱 |
中國標(biāo)準(zhǔn) |
國際標(biāo)準(zhǔn) |
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靜電放電抗擾度試驗(yàn) |
GB/T 17626.2 |
IEC61000-4-2 |
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射頻電磁場輻射抗擾度試驗(yàn) |
GB/T 17626.3 |
IEC61000-4-3 |
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電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn) |
GB/T 17626.4 |
IEC61000-4-4 |
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浪涌(沖擊)抗擾度試驗(yàn) |
GB/T 17626.5 |
IEC61000-4-5 |
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射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度試驗(yàn) |
GB/T 17626.6 |
IEC61000-4-6 |
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工頻磁場抗擾度試驗(yàn) |
GB/T 17626.8 |
IEC61000-4-8 |
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電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化的抗擾度試驗(yàn) |
GB/T 17626.11 |
IEC61000-4-11 |
?國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)標(biāo)準(zhǔn)
ISO 10218-1:2011 :《機(jī)器人與機(jī)器人裝置 工業(yè)機(jī)器人的安全要求 第 1 部分:機(jī)器人》
ISO 10218-2:2011:《機(jī)器人與機(jī)器人裝置 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》
ISO/TS 15066:2016:《機(jī)器人與機(jī)器人裝置 協(xié)作機(jī)器人》
美國標(biāo)準(zhǔn)
ANSI/RIA R15.06-2012:《工業(yè)機(jī)器人和機(jī)器人系統(tǒng) 安全要求》
RIA TR R15.606-2016:美國協(xié)作機(jī)器人安全標(biāo)準(zhǔn)
歐盟標(biāo)準(zhǔn)
EN ISO 10218-1:2011和EN ISO 10218-2:2011
EN 60204-1:《機(jī)械安全 機(jī)械電氣設(shè)備 》
德國
VDI 2057 Blatt 2-2002和VDI 2057 Blatt 2-2012:《人體暴露于機(jī)械振動 手臂振動》
DIN EN ISO 13849-1:2016:《機(jī)械安全 控制系統(tǒng)的安全相關(guān)部件
日本機(jī)器人協(xié)會(JARA),ISO 13482 是關(guān)于護(hù)理機(jī)器人安全性的國際標(biāo)準(zhǔn)
?二、機(jī)器人手臂控制器EMC電磁兼容
2.1 GB/T 39004—2020《工業(yè)機(jī)器人電磁兼容設(shè)計(jì)規(guī)范》,該標(biāo)準(zhǔn)于中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會規(guī)定了工業(yè)機(jī)器人的示教器、控制柜、機(jī)器人本體、印制電路板(PCB)的電磁兼容(EMC)設(shè)計(jì)要求 2.2 EMC證實(shí)方法: 電磁兼容性測試方法:規(guī)定了工業(yè)機(jī)器人電磁兼容性的測試方法和程序,包括測試環(huán)境、測試設(shè)備、測試項(xiàng)目和測試步驟等 設(shè)計(jì)過程記錄:要求對工業(yè)機(jī)器人電磁兼容設(shè)計(jì)的過程進(jìn)行記錄,包括設(shè)計(jì)文檔、測試報(bào)告、整改記錄等,以便于追溯和驗(yàn)證設(shè)計(jì)的有效性
2.3 工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量電磁干擾,同時(shí)自身也對外界電磁干擾敏感。如果電磁兼容性處理不當(dāng),不僅會影響機(jī)器人系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性,導(dǎo)致動作偏差、數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤等問題,還可能干擾周圍設(shè)備的正常工作
2.4 以汽車制造自動化生產(chǎn)線為例,控制機(jī)器人手臂的控制系統(tǒng)對電磁干擾非常敏感,一旦受到干擾,機(jī)器人手臂可能會出現(xiàn)動作偏差,影響汽車零部件的安裝質(zhì)量。因此,對機(jī)器人手臂控制器進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)與測試,是確保其在各種電磁環(huán)境下可靠運(yùn)行的關(guān)鍵,對于保障工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行具有重要意義
2.5 EMC抗干擾設(shè)計(jì)方法
屏蔽 是常見的抗干擾措施,通過使用金屬屏蔽材料將設(shè)備或電路包圍起來,能夠有效阻止外部電磁干擾進(jìn)入,同時(shí)防止內(nèi)部電磁干擾泄漏出去;例如,在工業(yè)電纜中,通常會使用金屬屏蔽層來保護(hù)電纜內(nèi)部的信號傳輸不受外界干擾
接地 可以將設(shè)備上的電磁干擾電流引入大地,從而降低設(shè)備的電磁干擾水平;在工業(yè)自動化系統(tǒng)中,會根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)和電磁環(huán)境選擇單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地等不同的接地方式
合理布局在工業(yè)自動化設(shè)備的設(shè)計(jì)和安裝過程中,能減少電磁干擾的產(chǎn)生和傳播。比如將強(qiáng)電設(shè)備和弱電設(shè)備分開布置,避免強(qiáng)電設(shè)備對弱電設(shè)備產(chǎn)生干擾;合理規(guī)劃電纜的走向,避免電纜之間的相互干擾
濾波 去除電路中的高頻干擾信號,在電源電路中,常使用電源濾波器來抑制電源線上的電磁干擾,保證設(shè)備獲得穩(wěn)定、純凈的電源
三、機(jī)器人手臂控制器常見問題與行業(yè)痛點(diǎn)洞察
技術(shù)瓶頸A 機(jī)器人手臂控制器的核心部件和關(guān)鍵技術(shù)仍存在短缺問題,高性能伺服電機(jī)、減速器、控制器等技術(shù)壁壘高,突破難度大,限制了機(jī)器人整體性能的提升
技術(shù)瓶頸B 智能化、感知能力和適應(yīng)性仍有待提高。在復(fù)雜多變的工作環(huán)境中,機(jī)器人手臂控制器難以快速、準(zhǔn)確地感知環(huán)境變化并做出相應(yīng)調(diào)整,無法滿足日益增長的多樣化應(yīng)用需求
市場困境 目前機(jī)器人行業(yè)市場競爭激烈,同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重,許多企業(yè)為了爭奪市場份額,大打價(jià)格戰(zhàn),導(dǎo)致整個(gè)行業(yè)利潤空間被大幅壓縮,企業(yè)缺乏足夠的資金投入研發(fā)和創(chuàng)新,不利于行業(yè)的健康發(fā)展;機(jī)器人企業(yè)在市場開拓方面面臨諸多困難,一方面,對市場需求的了解不夠深入,產(chǎn)品與市場實(shí)際需求存在一定偏差;另一方面,缺乏有效的營銷策略,難以打開新的市場和客戶群體,限制了企業(yè)的發(fā)展規(guī)模和速度
四、為機(jī)器人手臂控制器賦能
風(fēng)扇模塊解決方案 , 針對機(jī)器人手臂控制器的風(fēng)扇模塊,采用高效散熱設(shè)計(jì)理念,選用高性能的風(fēng)扇組件,確保在機(jī)器人手臂控制器運(yùn)行過程中能夠快速、有效地散發(fā)熱量, 通過優(yōu)化風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速控制算法,實(shí)現(xiàn)根據(jù)控制器的溫度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,既能保證良好的散熱效果,又能降低風(fēng)扇運(yùn)行產(chǎn)生的噪音和能耗,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性;音特電子能夠提供SS14 ,HL8050

在LED顯示模塊方面,提供高亮度、高對比度的LED顯示屏,能夠清晰地展示機(jī)器人手臂控制器的各種運(yùn)行狀態(tài)信息,如工作模式、故障報(bào)警等,確保LED顯示屏的顯示效果穩(wěn)定,延長顯示屏的使用壽命,音特電子能夠提供 SS14 、HL8050

對于BEEP蜂鳴器模塊,使其在機(jī)器人手臂控制器出現(xiàn)異常情況時(shí),能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)出警報(bào)聲,引起操作人員的注意,為操作人員提供明確的故障提示,便于及時(shí)采取相應(yīng)的處理措施;音特電子能夠提供SS14 ,HL8050

RS485通訊模塊具備高抗干擾能力,采用先進(jìn)的差分信號傳輸技術(shù),有效減少信號傳輸過程中的干擾,確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性
CMZ2012-121T 共模電感,提高EMI性能
PWR4018A221M 提高電源的品質(zhì)
ESDSM712 靜電保護(hù),確保安裝拔插過程的靜電干擾

以太網(wǎng)通訊模塊提供高速的網(wǎng)絡(luò)連接,采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)芯片和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序,確保機(jī)器人手臂控制器能夠快速、穩(wěn)定地接入以太網(wǎng),具備網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)功能,可自動識別網(wǎng)絡(luò)環(huán)境并調(diào)整通信參數(shù),實(shí)現(xiàn)與不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的無縫對接。同時(shí),支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,滿足不同應(yīng)用場景下的數(shù)據(jù)傳輸需求很重要

GDT/SMD1812-091
或者 GDT/3R090-8L
區(qū)別在于第二級防護(hù),由于千兆網(wǎng)的傳輸速率更快,對寄生電容值得要求更高,一般推薦 2pF 以下,差分電
壓百兆千兆也有不同,故第二級保護(hù)使用的器件也和百兆網(wǎng)不同。音特推薦使用電容只有 0.8pF 的
ESDLC3V3D3B,封裝為 SOD323,或者使用音特電子專為千兆網(wǎng)絡(luò)定制的 ESDSLVU2.8-4H,封裝為 SOP-8,使用方
法和百兆網(wǎng)上的 ESDSLVU2.8-4 一樣
在MCU處理器模塊方面,除了選用高性能、低功耗的MCU芯片,具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的外設(shè)資源,能夠快速響應(yīng)各種控制指令,實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人手臂的精確控制,對于MCU的電源供電電源也很關(guān)鍵
音特電子提供 PWR4018A221M 濾波電感

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問題表現(xiàn):電源中的紋波、尖峰、浪涌等干擾信號可能導(dǎo)致 PLC 工作異常,如程序運(yùn)行錯(cuò)誤、元件損壞等
解決方法:安裝電源濾波器,濾除電源中的高頻干擾信號;使用隔離變壓器,將 PLC 的電源與其他設(shè)備的電源隔離,減少電源之間的相互干擾;配備浪涌保護(hù)器,防止雷擊等瞬間高壓對 PLC 造成損壞
問題表現(xiàn):周圍的強(qiáng)電磁場輻射可能影響 PLC 的正常工作,導(dǎo)致信號傳輸錯(cuò)誤、程序運(yùn)行不穩(wěn)定等
解決方法:將 PLC 安裝在金屬屏蔽柜內(nèi),屏蔽外界的電磁輻射;對 PLC 的信號線采用雙絞屏蔽線,并確保屏蔽層良好接地;合理布置 PLC 與其他設(shè)備的位置,避免將 PLC 暴露在強(qiáng)輻射源附近
問題表現(xiàn):干擾信號通過電源線、信號線等傳導(dǎo)到 PLC 內(nèi)部,引起系統(tǒng)故障
解決方法:對電源線和信號線進(jìn)行合理布線,避免強(qiáng)電和弱電線路并行,減少傳導(dǎo)耦合;在電源線和信號線上安裝共模電感、差模電感等元件,抑制傳導(dǎo)干擾
問題表現(xiàn):接地不良可能導(dǎo)致 PLC 的電位不穩(wěn)定,產(chǎn)生接地環(huán)路電流,引入干擾信號,還可能影響設(shè)備的安全性能
解決方法:確保 PLC 有獨(dú)立、可靠的接地系統(tǒng),接地電阻應(yīng)符合要求(一般≤4Ω);將信號地、電源地、保護(hù)地分開,避免不同類型的接地相互干擾;采用多點(diǎn)接地或單點(diǎn)接地的方式,根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化接地布局
問題表現(xiàn):靜電可能通過 PLC 的輸入輸出接口、外殼等部位放電,損壞內(nèi)部電子元件,導(dǎo)致設(shè)備故障
解決方法:在 PLC 的輸入輸出接口電路中增加靜電保護(hù)元件,如靜電放電二極管等;對 PLC 的外殼進(jìn)行防靜電處理,采用防靜電材料;操作人員在接觸 PLC 設(shè)備時(shí),應(yīng)佩戴防靜電手環(huán)等防護(hù)用品,防止人體靜電對設(shè)備造成損害