(高清版)GB∕T 38560-2020 工业机器人的通 用驱动模块接口

ICS25.040.30工业机器人的通用驱动模块接口国家标准化管理委员会国家市场监督管理总局发布国家标准化管理委员会GB/T38560—2020 I Ⅱ 4通用驱动模块设计原则 25通用驱动模块化结构 2 25.2机械接口 25.3电气接口 35.4通信协议接口 35.5模块安全性要求 3附录A(资料性附录)一体化通用驱动模块示例 4附录B(资料性附录)驱动模块机械接口相关参数要求 参考文献 IGB/T38560—2020本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC159)归口。科技有限公司、常州易尔泰智能传动技术有限公司、苏州中德睿博智能科技有限公司、博众精工科技股学有限公司、北京机械工业自动化研究所有限公司。GB/T38560—2020随着机电一体化技术的发展，工业产品朝着智能化、系统化、微型化与模块化的方向发展。尤其是在工业机器人领域，模块化、轻量化和多轴化成为其发展趋势。而对于传统工业机器人来说，由于其构虽然国内机器人领域现在已经有较大的发展，但与国际先进水平相比仍有较长的路要走，比如国外的移动机械臂多采用模块化关节的设计思想，这在关节更换、故障排除等方面有着巨大的优势，而国内机械臂的设计中还缺少这种指导思想。因此，建立工业机器人的通用驱动模块接口标准，利用通用驱动模块接口，可以实现快速置换和故障排除等，突破机器人模块化设计技术，形成具有自主知识产权的机器人关键部件，有效降低机器人产品的开发难度，并形成关键技术的积累和沉淀，可以支撑我国工业机器人技术及产业的发展，促进机器人技术的普及应用。1GB/T38560—2020工业机器人的通用驱动模块接口本标准规定了工业机器人通用驱动模块的设计原则和模块化结构设计要求。本标准适用于模块化工业机器人通用驱动模块的设计和开发。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文GB/T5226.1—2019机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件GB/T15706—2012机械安全设计通则风险评估与风险减小GB/T16855.1—2018机械安全控制系统安全相关部件第1部分：设计通则IEC61076-1:2006电子设备连接器产品要求第1部分：总规范(Connectorsforelectronicequipment—Productrequirments—Part1:Generalspecification)fmachinery—Functionalsafetyofsafety-relatedelectrical,electronicandprogrammableelectroniccon-移动式。在工业自动化中使用。[GB/T12643—2013,定义2.9]能的驱动单元。在驱动模块中集成电源和通信总线并统一外部接口。3.52GB/T38560—20204通用驱动模块设计原则通用驱动模块应遵循接口统一、可靠性高和安全性高等设计原则，并满足快速更换和互操作等要求。如图1所示，各驱动模块提供统一的机械、电气和通信接口，且为双向，模块两端均可与其他模块相连，模块间应能快速连接装配。具体设计原则如下：图1通用驱动模块和连接接口a)驱动模块的支撑机构、电机及传动装置设计应实现一体化驱动模块的结构紧凑、装配方便以及件进行优化设计；b)在设计多自由度(含1自由度)机械臂时，应采用即插即用连接机构以实现电气和机械的快速连接，并且在模块功能出现异常时应支持快速替换，保证结构和功能的快速修复；c)设计驱动模块时，为简化参数设置，内部应预置ID、校正和配准等信息；全的行为；e)系统硬件平台的设计在兼顾散热和可靠性的前提下应采用小型化及集成化技术。5通用驱动模块化结构每个通用驱动模块内部应包含完整的机械结构和控制电路，并能实现机械与电气上的即插即用。每一个伺服驱动模块内部存储器应保存配置、校准、位置等信息，以保证其一体化通用驱动模块的设计主要包括壳体及支撑结构、伺服电机、位置传感器、电子刹车或机械刹压等保护功能，并接出通信接口或高速现场总线，如CAN、RS232和EtherCAT等)和减速机构等。具体示例参见附录A。5.2机械接口通用驱动模块应具有统一的机械接口，便于驱动模块之间的连接，以及驱动模块与连接件互联，并保证模块间的物理连接、数据和电源对应的接口连接在装配和拆卸过程中不易损坏，避免驱动模块在使用过程出现性能和安全风险。驱动模块机械接口相关参数要求参见附录B。为保证模块间的连接和功能的有效性，通用驱动模块的机械接口应遵循以下原则：a)采用合适的机械设计方法，如限位开关或机械限位接口等，保证通用驱动模块间的对齐和定3GB/T38560—2020位，以及在静态和动态运动条件下的连接强度；b)保证模块间的电气和电源连接不易被损坏；c)适当采用同轴和/或圆锥体的结构设计，使得角度和径向运动误差最小，防止连接点损坏；d)机械接口处宜采用环形结构，并提供具有一定分布的连接点，保证驱动模块连接的准确性。其他电气机械连接应符合IEC61076-1:2006的要求。和热电参数等。材料选择应遵循以下原则：a)所使用材料不能对周围环境造成化学污染；b)所使用材料应防火，避免引发火灾，具体要求应符合IEC61076-1:2006;c)所使用材料在特定的操作环境中应具有一定的抗疲劳度；d)选择材料时应考虑在机器人操作过程中由于跌落、拉伸和挤压等对伺服驱动模块造成的可能损害。通用驱动模块电气接口应包括电源和传感器接口等，在保证驱动模块功能的前提下，尽量简化电气连接，最大限度地防止机器人运动造成线路损坏，降低安全隐患。另外，不同模块间的电气接口应易于连接，不需要任何工具手动即可完成，便于机器人集成和模块根据实际应用需求，通用驱动模块电源可为直流12V～48V、100V～240V单相或三相交流等供电方式，采用串行方式，便于通用驱动模块的扩展和维护。相关线缆应采用中空孔走线方式，避免电源或通信线暴露在驱动模块外部，在运行过程中与其他外设产生干涉。另应考虑EMC和EMI问题，并采用适当的测量设备，确保电源线和通信信号线等之间没有相互干扰。EMC和EMI具体要求应符合控制和状态观测。电机电流传感器宜根据关节型号确定各数值。电气连接器应考虑机械操作的耐用性，以及绝缘性和耐压性等电气性能指标要求。由于工业机器人工作环境的差异，应考虑连接器耐温、耐湿、耐盐雾、抗振动和冲击等参数。具体要求应符合GB/T5226.1—2019和IEC61076-1:2006。5.4通信协议接口通信接口可支持一种或多种国际通用标准总线协议，宜采用RS232、CAN、双CAN、EtherCAT总线和Powerlink等，并提供API支持，开放通信协议，便于用户自主开发。5.5模块安全性要求每个通用驱动模块需要危险评估以确认可能的设计错误和缺陷，以及可能导致的危险。针对机械安全，危险评估和降低的具体信息和指导见GB/T15706—2和IEC62061。电气安全应符合GB/T5226.1—2019的要求。模块安全性的另外一个关键部分是功能验证和确认。驱动模块应经过测试来验证和确认是否满足安全需求。宜使用仿真、测试用例和形式化验证相结合的方法，对驱动模块进行完备的验证，保证其安全性。(资料性附录)一体化通用驱动模块示例图A.1为一体化通用伺服驱动的系列化模块，作为一种机械臂关节的部件级解决方案，为用户提内为客户打造属于自己的高性能机械臂或机器人。图A.2和图A.3分别是驱动模块的主要组成部分和剖面图。图A.1通用驱动模块系列减速器减速器制动器电机编码器驱动器图A.2通用驱动模块主要组成部分5GB/T38560—2020图A.3通用驱动模块剖面图通用模块具体技术参数如表A.1所示。表A.1通用模块技术参数参数模块型号b)尺寸直径高度输入法兰输出法兰96.1M4×8T6M4×8T690.8M4×8T4.5M4×8T4.5M4×8T4.5M4×8T4.5M3×6T4.5M3×6T4.55额定速度/(r/min)转矩系数/(N·m/A)25.6质量/g471是否有刹车是是否否编码器多圈绝对值编码器传感器加速度，温度，电压电流编码器分辨率0.05重复定位精度士0.5电源24V(DC)通信总线CAN6GB/T38560—2020