1、前言本标准等效采用国际标准 该标准是国际标准化组织 对原有的复审后制定的 本标准根据该标准的技术内容对我国国家标准工业机器人术语和图形符号进行了修订 并在词条的编写格式上与之一一对应在术语本身的表述上 将 中的同义词用分号 分隔开 并用圆括号括起术语中可省略的部分表示括号外的术语可单独使用 本标准最后的索引按英语字母排列 但省略了对应的法语 而列出了汉语术语本标准和 版相比 删除了 图形符号的标题名称和内容以及附录 的机构简图 版是参照采用 标准和 编制的因此本版与 版在词条的术语名称定义和解释 数量都有差别删除了其他标准已有的通用术语增加了工业机器人专用术语 并在释义上作了变动本标准从实施之
2、日起 代替本标准的附录 是提示的附录本标准由中华人民共和国机械工业部提出本标准由全国工业自动化系统标准化技术委员会归口本标准主要起草单位 机械工业部北京机械工业自动化研究所 哈尔滨工业大学本标准主要起草人胡景種郝淑芬安永辰 沈重重前言国际标准化组织是各国标准化团体 成员体 组成的世界性联合组织 制定国际标准的工作通常由 的技术委员会来完成 各成员团体对某技术委员会已确立的标准项目感兴趣 均有权参加该委员会的工作 与 保持联系的各国际组织官方的和非官方的也可参加有关工作 在电工技术标准化方面 与国际电工委员会 保持密切合作关系由技术委员会通过的国际标准草案交由成员体投票需取得至少参加投票的 的成
3、员体的同意 才能作为国际标准出版国际标准 是由 工业自动化系统与集成技术委员会的 制造环境用机器人分技术委员会制定的的第一版删除和替代 且是其技术修订版本标准的附录 仅供参考引言本标准是描述在制造环境中进行作业的操作型工业机器人在 中给出了定义 的词汇 它不是词典确切地说 它是最常用的一个术语表 并对这些术语作了简明的定义和解释 本标准按机器人主要细目把术语分成几个组是涉及操作型工业机器人的系列国际标准之一它们包括操作型工业机器人 性能规范及其试验方法操作型工业机器人 机械接口 第一部分圆形 型操作型工业机器人 坐标系和运动操作型工业机器人 特性表示操作型工业机器人 安全制造报文规范 第三部分
4、机器人专用报文系统中华人民共和国国家标准工业机器人词汇代替国家技术监督局 批准 实施范围本标准确定了在制造环境中作业的工业机器人的相关术语引用标准下列标准所包含的条文 通过在本标准中引用而构成为本标准的条文 本标准出版时所示版本均为有效 所有标准都会被修订使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性工业机器人 性能规范工业机器人 特性表示工业机器人 性能测试方法工业机器人 坐标系和运动命名原则通用术语操作机是一种机器其机构通常是由一系列相互铰接或相对滑动的构件所组成 它通常有几个自由度用以抓取或移动物体 工具或工件注 它可由操作员 可编程控制器或某些逻辑系统 如凸轮装置 线路来控制固定顺
5、序操作机只能按预先规定的运动模式去执行所给出的每步操作的操作机 若要更改运动模式 则必须进行物理变更物理变更更换机械结构或控制系统注 不包括改变编程磁带和 等可重复编程不进行物理变更 即可更改已编程的运动或辅助功能多用途经物理变更 后适用不同用途的能力操作型 工业机器人某操作机 是自动控制的 可重复编程 多用途 并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注 机器人包括操作机 含驱动器控制系统硬件和软件注 操作型工业机器人以下简称 机器人控制系统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示教再现机器人 录返机器人是一
6、种将任务程序 通过示教编程 输入并能自动复现该程序的机器人离线编程机器人机器人 能完成经离线编程 输入的任务程序 且机器人运动学的算法足以执行要求的操作顺序控制机器人机器人 控制系统 能使其运动以指定的次序依次逐轴进行 一个动作完成后再进行下一个动作轨迹控制机器人机器人 实施控制程序是按照指令对三个或更多的受控轴的运动进行控制 而该指令对下个要达到的位姿 规定了所要求的轨迹 通常是通过插补来达到的注 为了生成预期的轨迹通常所有轴的运动速度都是变化的适应机器人具有传感控制学习控制 适应控制功能的机器人移动机器人载有为进行监测和运动所需的全部装置动力控制驱动的机器人机器人系统系统由下列部分组成机器
7、人末端执行器为使机器人完成任务所需的全部设备 装置或传感器操纵和监测机器人 设备或传感器的通信接口机器人学关于机器人 设计制造和应用的一门学科操作员指定从事机器人 或机器人系统 启动监控和停机等操作的人员编程员指定进行任务程序 编制的人员注 在 中定义了各种编程方式安装机器人 安装就位 并将其与驱动动力 电源等进行连接试运行安装 后 设定和检查机器人系统 并验证机器人功能的过程机械结构机器驱动器用于实现机器人 运动的动力机构例如把电能液压能 气动能转换成使机器人运动的马达手臂 主关节轴由长形杆件组成的一组杆件 和主动关节的组合 用以使手腕 定位手腕 副关节轴在手臂 和末端执行器 之间的一组相互
8、连接的杆件 和主动关节 用以支承末端执行器 并确定其位置和姿态关节结构组成手臂 和手腕 的一组杆件 和关节构形一组关节位移值 其数据个数等于主关节轴 数它能完全确定手臂 在任何时刻的位移值杆件保持各关节间固定关系的刚体关节棱柱关节 滑动关节是两杆件 间的组件能使其中一件相对于另一件作直线运动回转关节 旋转关节是连接两杆件的组件 能使其中一件相对于另一件绕固定轴线转动分布关节 圆柱关节两杆件 间的组件能使其中一件相对于另一件移动和 或绕一移动轴线转动球关节两杆件 间的组件能使其中一件相对于另一件在三个自由度 上绕一固定点转动机座是一平台或构架 关节结构 的第一构件的原点置于其上机座安装面机器人
9、与其支承体间的连接表面机械接口位于关节结构 的末端用于安装末端执行器 的界面末端执行器为使机器人 完成其任务而专门设计并安装在机械接口 处的装置例如夹持器 扳手 焊枪喷枪等末端执行器连接装置位于关节结构 末端的法兰和把末端执行器 固定在关节结构端部的锁紧装置及附件末端执行器自动更换装置位于机器人 机械接口 和末端执行器 之间能自动更换末端执行器的连接装置夹持器供抓取和握持用的末端执行器机械结构类型直角坐标机器人 笛卡儿坐标机器人机器人 的手臂 具有三个棱柱关节 其轴线按直角坐标配置例如 龙门机器人 见图圆柱坐标机器人机器人 手臂 至少有一个回转关节 和一个棱柱关节 其轴线按圆柱坐标配置注 见图
10、极坐标机器人 球坐标机器人机器人 手臂有两个回转关节 和一个棱柱关节 其轴线按极坐标配置注 见图摆动机器人极坐标机器人 其结构含有一个万向节转动组件注 见图拟人机器人 关节机器人机器人 手臂 具有三个回转关节注 见图机器人机器人 具有两个平行的回转关节 以便在所选择的平面内提供柔顺性注 是由 的第一字母组成脊柱式机器人机器人 手臂 是由两个或更多的球关节 组成并联机器人机器人 手臂 主关节轴具有三个平行的棱柱关节几何学和运动学运动学正解已知各关节坐标值 求工具坐标系 各值的数学关系运动学逆解已知工具坐标系 各值 求关节坐标各值的数学关系轴用于定义机器人 以直线或回转方式运动的方向线注 轴亦可用
11、作表示机器人机械关节自由度用以确定物体在空间独立运动的变量 最大数为注 在描述机器人运动时最好不采用自由度这一词语以防止与轴 相混淆位姿空间位置和姿态的合称指令位姿 编程位姿由任务程序 给定的位姿实到位姿机器人 响应指令位姿 时实际达到的位姿校准位姿为对机器人 设定一个几何基准所给定的位姿路径一组有序的位姿轨迹基于时间的路径坐标系见绝对坐标系与机器人 运动无关参照大地的不变坐标系机座坐标系参照机座安装面 的坐标系机械接口坐标系参照机械接口 的坐标系关节坐标系参照关节轴的坐标系 每个关节坐标是相对于前一个关节坐标或其他某坐标来定义的工具坐标系参照安装在机械接口 上的末端执行器 或工具的坐标系空间
12、最大空间由制造厂所定义的机器人 活动部件所能掠过的空间 加上由末端执行器 和工件运动时所能掠过的空间限定空间由限位装置限定的最大空间 中的一部分 当机器人系统 出现任何可预见的故障时 将不会超出预定的界限注 确定限定空间的依据是考虑限定装置起作用后 机器人可活动的最大距离操作空间当实施所有由任务程序 指令的运动时 实际用到的那部分限定空间工作空间由手腕参考点 所能掠过的空间是由手腕 中各关节运动域附加于手腕参考点的注 工作空间小于操作机 所有活动部件所能掠过的空间工具中心点参照机械接口坐标系 为一定用途而设定的点手腕参考点手腕中两根内侧副关节轴 即最靠近手臂的两根 的交点 若无此交点 可在手腕
13、最内侧一根上指定一点坐标变换将位姿 坐标从一个坐标系 转换到另一个坐标系的过程编程和控制程序任务程序为定义机器人系统 特定的任务所编制的运动和辅助功能的指令集注 此类程序通常是由用户生成的注 用途是指一般的工作范围任务是指用途内特定的部分控制程序定义机器人系统 的能力 动作和响应度的固有的控制指令集注 此类程序是固定的 并且用户一般不能修改编程任务 编程编制任务程序 的行为人工数据输入编程通过开关插塞盘或键盘生成程序 并直接输入到机器人控制系统示教编程通过下列方式实现编程手工引导机器人末端执行器 或手工引导一个机械模拟装置或用示教盒 按要求的动作移动机器人离线编程在与机器人 分离的装置上编制任
14、务程序 后再输入到机器人中的一种编程方法目标编程是一种只规定要完成的任务而不规定末端执行器 所运行的路径 的一种编程方法控制点位控制用户只能将指令位姿 加于机器人 而对位姿间所遵循的路径 不作规定的控制步骤连续路径控制用户以一种编程速度将指令位姿 间所遵循的路径 加于机器人 的控制步骤传感控制按照外部传感器输出信号来调整机器人 运动或力的控制方式适应控制控制系统的参数通过过程中检测状况进行调整的控制方式学习控制能自动地将前一循环 中所获取的经验来改变控制参数和 或算法的控制方式运动规划按照所选插补类型 机器人 的控制程序通过运动安排来确定由用户编程的各位姿间如何实现机械结构各关节运动的过程柔顺
15、性机器人 或某辅助工具在外力作用时所响应的柔性注 当此特性与传感反馈作用无关时称为被动柔顺性反之则称为主动柔顺性操作方式机器人控制系统 的状态自动方式机器人控制系统 按照任务程序 运行的一种操作方式手动方式通过按钮 操作杆以及除自动操作外对机器人 进行操作的操作方式伺服控制机器人控制系统 通过伺服装置来校核实到位姿 是否符合由运动规划 所规定的位姿 并满足所需性能和安全规范的过程正常操作状态 自动操作机器人 按预定的程序执行其任务程序 的状态停止点一个示教或编程的指令位姿 机器人 各轴到达该位姿时 速度指令为零且定位无偏差路经点是一个示教或编程的指令位姿 机器人各轴到达该位姿时 将有一定的偏差
16、其大小取决于到达该位姿 时各轴速度的连接曲线和路径给定的规范 速度位置偏差示教盒能用它对机器人 进行编程或使机器人运动 并与控制系统 相连的手持式单元操作杆一种手动控制装置 测出其位姿和作用力的变化和将结果形成指令输入机器人控制系统性能正常操作条件符合制造厂所给出的机器人 性能应具备的环境条件 如温度 湿度 的范围和可影响机器人性能的其它参数值 如电源波动 电磁场负载负载在规定的速度和加速度条件下 沿着运动的各个方向 机械接口 处可承受的力和 或扭矩注 负载是质量惯性力矩的函数是由机器人 承担的静力和动力额定负载正常操作条件 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 额定负载包括
17、末端执行器 附件工件的惯性力极限负载由制造厂指明的在限定的操作条件下能作用于机械接口 且机器人 机构不会被损坏或失效的最大负载附加负载 附加质量机器人 能携带的附加于额定负载上的负载 它并不作用在机械接口 有时则在关节结构上 通常是在臂上最大推力保证机器人 机构不受持久损伤除惯性作用外 可连续作用于机械接口 的推力最大力矩 最大扭矩保证机器人 机构不受持久损伤除惯性作用外 可连续作用于机械接口 的力矩 扭矩速度单关节速度 单轴速度单个关节运动时指定点所产生的速度路径速度沿路径 每单位时间内位置 位姿 的变动加速度单关节加速度 单轴加速度单个关节运动时指定点所产生的加速度路径加速度沿路径 每单位
18、时间内速度的变化单方向 位姿准确度从同一方向趋近指令位姿 指令位姿和实到位姿 均值间的差值单方向 位姿重复性从同一方向重复趋近同一指令位姿 时实到位姿 散布的不一致程度多方向位姿准确度变动从三个相互垂直方向多次趋近同一指令位姿 所达到的实到位姿 均值间的最大距离距离准确度指令距离和实到距离均值间的差值距离重复性在同一方向上重复同一指令距离 各实到距离间的不一致程度位姿稳定时间从机器人 发出到位信号开始至机械接口 的阻尼运动或衰减震荡运动到达规定界限止所经历的时间段位姿超调机器人 给出 到位 信号后 趋近指令 路径和实到位姿 间的最大距离位姿准确度漂移经过一规定时间位姿准确度 的变化位姿重复性漂
19、移经过一规定时间位姿重复性 的变化路径准确度指令路径 和实到路径均值间的差值路径重复性对同一指令路径 多次实到路径间的不一致程度路径速度准确度当运行同一指令路径时指令路径速度 和实到路径速度均值间的差值路径速度重复性对规定的指令路径速度 各实到速度散布的不一致程度路径速度波动按给定的指令速度沿给定的指令路径 运行时产生的最大和最小速度间的差值最小定位姿时间机械接口 从静止状态开始 运行一预定距离 到达静止状态所经历的最小时间 包括稳定时间静态柔顺性作用于机械接口 每单位负载 的最大位移量分辨率机器人 每轴 或关节所能达到的最小位移增量循环执行一次任务程序循环时间完成循环 所需的时间标准循环在规
20、定条件下机器人 完成一作为标准的典型任务时的运动顺序附 录提示的附录机械结构类型示例图 直角坐标或笛卡儿坐标机器人 龙门机器人图 圆柱坐标机器人图 极球 坐标机器人图 摆动机器人图 拟人关节 机器人索 引按英文字母顺序排列适应控制适应机器人附加负载附加质量校准位姿拟人机器人手臂并节机器人关节结构实到位姿末端执行器自动更换装置自动方式自动操作轴机座机座坐标系机座安装面直角坐标机器人指令位姿试运行柔顺性构形连续路径控制控制程序控制系统坐标变换循环循环时间圆柱关节圆柱坐标机器人自由度距离准确度距离重复性分布关节自由度位姿准确度漂移位姿重复性漂移末端执行器末端执行器连接装置固定顺序操作机运动学正解路经
21、点目标编程夹持器单轴加速度单关节加速度单轴速度单关节速度运动学逆解安装关节坐标系操作杆学习控制极限负载负载杆件机器驱动器操作型工业机器人操作机人工数据输入编程手动方式最大力矩最大空间最大推力最大扭矩机械接口机械接口坐标系最小定位姿时间移动机器人运动规划多方向位姿准度变动多用途正常操作条件正常操作状态离线编程机器人离线编程操作方式操作空间操作员并联机器人路径路径加速度路径准确度路径重复性路径速度路径速度准确度路径速度波动路径速度重复性示教盒摆动机器人物理变更示教再现机器人极坐标机器人位姿位姿准确度位姿超调位姿重复性位姿稳定时间点位控制主关节轴棱柱关节编程位姿编程员编程额定负载录返机器人直角坐标机器人可重复编程分辨率限定空间旋转关节机器人机器人系统机器人学回转关节机器人副关节轴传感控制顺序控制机器人伺服控制滑动关节球关节球坐标机器人脊柱式机器人标准循环静态柔顺性停止点任务程序任务编程工具中心点工具坐标系示教盒示教编程工具中心点工具坐标系轨迹轨迹控制机器人单方向位姿准确度单方向位姿重复性工作空间绝对坐标系手腕参考点手腕
