工业机器人故障分析及可靠性测试的必要性

1、工业机器人故障分析及可靠性测试的必要性摘要：可靠性测试已经成为产品开发过程中必须进行验证的测试项目，通过产 品的可靠性测试，能在短期内激发产品早期失效、偶然失效和磨损失效等。所以 根据工业机器人在实际可靠性测试过程中暴露出的问题，需采取设计和工艺改进 措施，提高工业机器人实际使用过程中精度可靠性，提高产品质量。基于此，本 文对工业机器人故障分析及可靠性测试的必要性进行研究，以供参考。关键词：工业机器人；故障；可靠性引言工业机器人以其高智能、高质、高效，在生产中发挥着越来越重要的作用。 在使用过程中，仍然不可避免会发生一些故障，一旦发生故障，故障处理较为复 杂，对维修人员的素质要求很高，通常的做

2、法是由厂家服务人员进行维修处理， 一方面维修费用较高，另一方面维修的及时性无法得到保障，直接影响企业经济 效益。1工业机器人FTA选取工业机器人精度故障（M01）作为整体故障树的顶事件。根据系统划分 方式和工业机器人可靠性改进设计的需要，次级事件确定为：主机故障（A01）、 机械臂故障（A02）、计划与控制软件（A03）、光学跟踪系统（A04）、主控台 故障（A05）、导航定位工具包故障（A06）。中间事件则确定为各组件或部件的 故障模式，基本事件则选定为各零部件和元器件的基本故障模式。这样就可以有 零部件的故障模式分析到组件或部件再分析到子系统，再由子系统分析到工业机 器人整机系统，逐级分析

3、，直到分析出是哪些零部件或元器件最先发生故障，并 且影响到了哪些组件或者部件，进而影响工业机器人哪个子系统，又如何引起了 工业机器人精度故障。2工业机器人故障模式影响分析2.1设备故障设备故障快速处理的前提是要有良好的理论基础及丰富的维修经验，要充分 熟悉现场设备布局，了解各个设备部件的工作原理，同时还要讲究故障的排查方 法，对于喷涂机器人系统，通常都是模块化设备，可以通过比较方法能够有效提 高故障判断效率，也可以根据经验以及设备运行状态直接判断设备怀疑的故障点， 这个也是维修人员常用的一种方法，但是此法要求维修人员对设备工作原理及零 部件运行情况要有充分的了解。2.2工业机器人潜在故障如电源

4、电路原因造成工业机器人无法开机，电磁环境干扰造成工业机器人显 示器黑屏；电路板故障造成主机故障；URS故障与机械臂控制箱故障造成工业机 器人机械臂精度误差增大；光学相机故障等造成导航定位失效。因此，为验证工 业机器人产品在使用过程中，由于不同的使用环境（有些安装在室外、有些随身 携带等等），而遭受不同环境的应力（有些受到风吹雨湿、有些受到震动与跌落、 有些受到盐雾蚀侵等等）情况下确认产品能在这些环境下可靠性。3工业机器人故障可靠性测试3.1应用智能机器人扫描设备，及时发现故障为避免操作不当而无法有效发挥智能机器人智能化作用，在应用智能机器人 时，必须根据相关标准流程来进行操作。智能机器人标准操

5、作步骤首先是为可以 自动显示设备功能而输入电力设备的相关信息，后点击显示屏上的功能键，以此 使扫描设备实现自动化，减少了人力的投入，在几分钟之内就能获得比较准确的 诊断结果，为操作人员做好有关工作提供便利性，有效发挥了智能机器人的实用 性与实用价值。所以，为了促使电力设备能保持稳定、有序的运行，可以应用自 动化智能机器人加以故障诊断，检查到故障并及时加以解决，从而为电力设备可 正常运行提供保障。3.2防跌落电路机器人为了防止从较高的地方跌落，给人、物或机器人本身带来伤害，设置 了防跌落电路。该电路由系统控制电路的CPU和3组红外防跌落开关为核心构成。 每组防跌落开关都由1个红外发射器和1个红外

6、接收器构成。在地面行走时，红 外发射器发出的红外信号经地面反射后送给红外接收器，使红外接收器为系统控 制的CPU提供正常行使的检测信号，被CPU识别后它输出电机驱动信号，驱动电 机正常运转，使该机正常工作；当机器人抬离地面后，红外接收器无法收到红外 信号，被CPU识别后输出电机停转信号，机器人停止运行，同时驱动报警灯和电 源灯闪烁，提醒用户进入防跌落保护状态。3.3精度可靠性测试分析故障树分析（FTA）和故障模式与影响分析（FMEA）均是在可靠性工程中已 广泛应用的分析技术。通过FTA和FMEA分析，找出了影响产品质量和可靠性的 各种潜在的质量问题和故障模式及其原因（包括设计缺陷、工艺问题、环

7、境因素、 老化、磨损和加工误差等），经采取设计和工艺的纠正措施，提高了产品的质量 和抗各种干扰的能力。针对分析找出的每个故障模式，分析它的检测方法，以便 为系统的维修、测试设计工作提供一定依据。故障检测一般分为事前检测和事后 检测两大类，对于潜在故障模式，应尽可能做到事前检测。3.4防碰撞电路防碰撞保护电路也是由控制系统的CPU和防碰撞开关构成的。该机的防碰撞 开关由红外检测电路和机械碰撞开关2部分构成。1）红外检测：在清扫途中若 碰撞到家具等物品，前遮挡开关会被压向机器人，挡住了红外发射器发出的红外 信号，使接收管无法收红外信号，被控制系统的CPU识别后，不仅输出电机停转 信号，使步进电机停

8、转，机器人停止行走，而且驱动报警灯、电源灯长亮，提醒 用户进入防碰撞保护状态。2）机械检测：当扫地机器人碰到较小的物体时，而 红外防撞功能未检测到，为了防止电机因电流过大而损坏，也为了避免家具等物 品因碰撞而受损，该机还设置了机械防碰撞检测电路。当碰撞到物品后，机械式 碰撞检测开关闭合的时间超过8s，被CPU识别后，它输出控制信号使机器停止工 作，进入防碰撞保护状态。3.5应用智能机器人人工神经网络诊断方法人工神经网络诊断方法与专家系统诊断方法不同，其在应用过程中会更加灵 活与方便，在处理云数据过程中更为方便。人工神经网络有着较强的数学分析能 力，针对目标快速建立准确的模型，可以处理一些非常复

9、杂和错乱的情况。当前， 一些电力系统故障极为复杂，部分特殊的故障通过系统的方式已经难以解决，但 是应用人工神经网络诊断方式能够准确寻找到故障源头，同时不会受到电力系统 和外部环境的影响。保证电力设备稳定运行。所以，在这些故障维护中，人工神 经网络诊断获得了广泛运用。3.6马达转子清洁机器人喷涂过程中，产生的过喷漆雾会有部分黏附在马达转子前端。这些漆 雾不仅会导致旋杯安装强度不够，还可能会影响到马达转子的动平衡。因此，定 期清洁马达转子前端粘附的漆雾，可以有效地缓解马达的频繁损坏。杜尔设计有 专业的马达转子清洁工作，用于清洁转子内部螺纹上残留的漆渣。转子外部的漆 渣，可以使用耐溶剂且不掉纤维的抹

10、布，使用溶剂或酒精擦拭，可以使用耐溶剂 且不掉纤维的毛刷，沾溶剂或酒精擦拭。注意，擦拭过程中，马达应该处于斜向 下的方向，避免溶剂或酒精倒流入马达。结束语总而言之，在机器人故障诊断当中，转变并创新了过去的故障诊断方法，在 检查故障点过程中，对机器人的先进性能加以有效运用，可以更加全面、细致的 检测电力设备内部零部件损坏程度。一旦发现系统存在故障，机器人就会自动生 成图片和影像，快速并准确的确定故障具体出现位置，从而便于维修人员排查出 安全问题，并及时采取相关处理措施，从而保证设备稳定运转，有助于提高稳定 性，这表明机器人值得推广使用。参考文献：唐聪.简述多关节工业机器人的结构特点与故障排除J.智能机器人，2019（02）： 25-29.胡晓伟.串联机器人运动误差及可靠性分