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中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T20868一2007
工业机器人 性能试验实施规范
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2007一01一18发布 2007一08一01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
发 布
中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会GB/T20868一2007
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本标准由中国机械工业联合会提出。
本标准由全国工业自动化系统与集成标准化技术委员会归口。
本标准起草单位:北京机械工业自动化研究所、北京理工大学机器人研究所。
本标准主要起草人:陆际联、胡景谬、郝淑芬、聂尔来、许瑾。
本标准首次发布。GB/T20868一2007
工业机器人 性能试验实施规范
范圈
本 标 准 提供了制造商和用户等使用GB/T12642一2001对工业机器人进行性能试验时的实施细则
和操作步骇.
本标 准供 工业机器人制造厂商、试验部门、机器人用户使用。
2 规范性引用文件
下 列 文 件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有
的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究
是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB /T 12642一2001 工业机器人 性能规范及其试验方法(eqvISO9283:1998)
GB / T 12643一1997 工业机器人 词汇(eav1508373:1994)
3 术语和定义
本标准采用GB/T12643中给出的术语及定义。
4 性能试验的实施
制 造 商 、用户和独立的试验部门均可按标准所述的试验项目对某个机器人或样机进行研究和检验，
但定型试验和验收试验必须在经过批准的有认证资质的实验室或制造商、用户以外的具有符合标准要
求的试验设备的实验室进行。
实施 规 范 对GB/T12642的规定做了进一步陈述和解释，以便于操作。
5 试验前的准备工作
为 保 证 试验的顺利进行，制造商和试验部门在试验前必须做好充分的准备
5.1 制造商的准备工作
a) 对 被试机器人进行全部功能检查，并检查机器人控制器中的所有可设置参数。在试验过程中，
如 果 不 得 不 重 新 调整机器人或设置参数，需重新开始试验。
b) 如 果被试机器人在试验部门安装，机器人制造商必须提出安装的建议，备足所需的压板及紧
固件 ，以 确 保 被 试 机器人稳固地安装于试验环境，避免试验过程中机器人高速运动时因基础不
稳 造 成 的 振 动 对 性能指标的影响.
c) 选 定需要测量的性能指标。针对被试机器人的应用场合，可按GB/T12642附录B选择所要
测 量 的 性 能 指 标 。
d) 按 G B/T12642的6.3的要求，规定试验的环境条件和正常操作条件。
e) 按 被试机器人的额定负载，参照GB/T12642图1，制造质量、重心位置和惯性力矩符合要求的
试 验 用 末 端 执 行 器，并向试验部门提供其图纸 如果某些性能指标需要在10%额定负载或由
制 造 商 指 定 其 他 数值下进行附加试验，则试验用末端执行器应能方便地减重。机器人控制器
中 的 工 具 中 心 点 (TCP)位置参数应按所制造的末端执行器的数据设置。
f) 按 被 试机器人的技术指标确定位姿特性和轨迹特性的试验速度。位姿特性和轨迹特性的额定
速 度 可 以 不 同 。 对于位姿特性，是否以50%或10%额定速度进行试验，由制造商确定。GB/T20868一2007
9) 按 G B/T12642的6.8的要求选定测量平面。对于6轴机器人，制造商如不选用cl一CZ一C，一C。
作 为测 量 平 面 ，则 应在征得试验部门同意的情况下规定特殊的测量平面;对于少于6轴的机器
人 ，制 造 商 应 指 定 选用的测量平面。
h) 计 算测量平面上的5个试验位姿P;~P。。试验位姿以何种坐标表示.取决于被试机器人的编
程 方 式 。 如需 测 量 最小定位时间及重定向轨迹准确度，则还需按GB/T12642图6、表19和图
24 计 算 测 试 立 方 体对角线上一系列定位点的位姿。
1) 如 不 选用GB/T12642的6862规定的试验轨迹，制造商应对所选择的试验轨迹加以说明。
j) 按 每 一试验项目对机器人的运动要求编制运动程序。原则上可采用任何一种编程方式，但若
采用 离线 编 程方 式 ，则试验前必须实现编程所用的坐标系与测量坐标系之间的高精度转换，具
有 相 当 大 的 难度 ，因而，不推荐使用离线编程方式。
k) 为 了使测量仪器的数据采集与机器人的运动同步，选定机器人控制器的开关量输出信号，并
在 机 器 人 运 动 程 序中适时地将该输出置1。
52 试验部门的准备工作
a) 根 据 机器人制造商的建议安装被试机器人，所选用的测试仪器亦应稳固地设置，避免试验过程
中被 试 机 器 人 与 仪 器间的相对运动。
b) 按 照制造商选定的需测量的性能指标，制定试验实施计划。
c) 试 验 时直接的测量点可以不是GB/T12642图1中的TCP，但试验结果必须表达TCP处的特
性 。 试 验 部 门 应 确定直接测量点的位置并按制造商提供的末端执行器图纸确定其与TCP的
转 换 关 系 。
d) 检 查所选用的测试仪器，保证其不确定度满足GB/T12642的6.5的要求。
e) 保 证 试验环境满足GB/T12642的 6.3.2的要求，试验环境中不应有其他设备造成的明显
振 动 。
f) 熟 悉 被试机器人的性能和操作条件，并对机器人制造商的试验运动编程提出建议。
9) 检 查机器人制造商编制的运动程序是否符合试验的要求。
h) 按 照机器人控制器开关量输出的电平，准备与测量仪器启动采集的输人端相应的接口装置。
仪器的选择
对于被试机器人必须运动的试验项目，测量仪器不应对运动造成明显的干扰，因此，应尽可能
采用非接触式测量仪器。
如有部分测量仪器需附加在被试机器人上，其质量应尽可能小，附加质量的位置亦应尽可能
不在机械接口上。
标准规定测量的不确定度不能超过被测特性数值的25%，这里的被测特性应是由机器人制造
商提出的技术指标的数值，而不是实际测量出的数值。例如，被试机器人位置轨迹重复性的指
标为lmm，测量系统总的不确定度为。.Zmm，实际测量出的位置轨迹重复性为0.lmm，应
认为测量系统的不确定度是满足标准要求的，但实际测出的0.lmm的位置轨迹重复性可信
度不大。此例中，如果测量系统总的不确定度小于。.04 mm，则实际测出的0.lmm的位置轨
迹重复性可信度较大。
轨迹特性、超调量和位置稳定性的测量均要求测量仪器的数据采集速率足够高。可按下述要
求选择数据采集速率:
— 制造商在轨迹运动编程时已确定加、减速时间，测量仪器的采集速率应保证在加、减速段
的 数 据 采集点数不小于1。;
— 位置超调量试验时，位姿试验速度乘以采样间隔时间不应大于超调量指标。
— 或者，如果位姿稳定试验时测出机械接口有明显的振动，则采样间隔时间不应大于振动GB/T20868一2007
周期 的 1/ 10。
标准规定的所有测试项目可归结为测量TCP的三维空间位置和腕法兰平面的三维姿态及它
们随时间的变化。除直接测量这些数据外，允许间接测量。例如，腕法兰平面的姿态可根据其
上三个点的空间位置推算。因此，从测量仪器所获得的独立测量值必须与测量要求相对应。
例如，若要求同时测量TCP的三维空间位置和腕法兰平面的三维姿态，测量仪器至少应得到