《电动夹爪性能规范及试验方法》

ICS

CCS

团体标准

T/SZRAXXX-2024

电动夹爪性能规范及试验方法

Electricgrippers-Performancecriteriaandrelatedtestmethods

2024-XX-XX发布2024-XX-XX实施

苏州市机器人产业协会发布

Ⅰ

T/SZRAXXX—2024

电动夹爪性能规范及试验方法

1范围

本标准规定了平行、旋转电动夹爪下列性能指标及其测试方法：

--夹持力控精度和重复力控精度；

--夹持重复定位精度；

--旋转峰值扭矩；

--旋转精度和旋转重复精度；

对于某一具体电动夹爪的试验，本标准并不规定应选择上述的哪些性能指标。本标准所述的试验项

目主要用于研究和检验某个电动夹爪的指标，也可以用于样机试验、定型试验或验收试验。

为了对比不同电动夹爪的性能指标，按照本标准的规定，下列参数必须相同：试验负载的尺寸、试

验电爪夹指及负载的材质、试验速度、试验循环和环境条件。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

T/AIIA003平行电动夹爪技术规范

GB/T11291.2机器人与机器人装备工业机器人的安全要求第2部分：机器人系统与集成

GB/T12642工业机器人性能规范及其试验方法

GB/T12644工业机器人特性表示

3术语与定义

本标准采用T/AIIA003、GB/T12642中界定的及下列术语和定义适用于本文件。

3.1电动夹爪

电动夹爪是一种利用电动执行机构驱动的夹具，实现夹持、旋转等动作。

3.2夹指

夹指是安装在电动夹爪上的夹持部分，用于夹持、固定或抓取工件。

3.3夹持力

电动夹爪通过夹指抓取工件，夹指与工件保持接触，两者的作用以力的形式存在。

3.4目标夹持力

按照厂家给定的理论夹持力曲线设定参数，得到的理论夹持力。

3.5实测夹持力

电动夹爪执行设定参数，力传感器实际测试所得夹持力。

3.6力控精度

电动夹爪目标夹持力与实测夹持力的偏差程度。

1

T/SZRAXXX—2024

3.7重复力控精度

电动夹爪反复按照同一参数执行所得到的力控精度的一致程度。

3.8重复定位精度

电动夹爪反复按照同一参数执行所得到的位置精度的一致程度。

3.9峰值扭矩

旋转电动夹爪由静止状态开始全力全速旋转运动，所能达到的最大扭矩。

3.10旋转精度

电动夹爪执行单次旋转运动，所能达到目标位置的准确度。

3.11旋转重复精度

电动夹爪反复按照同一参数执行旋转运动所得到的旋转位置精度的一致程度。

4单位

除非另有规定，所有单位如下：

--长度以毫米计...................................................................(mm)

--角度以弧度或度计.................................................(rad)或(°)

--时间以秒计...........................................................................(s)

--质量以千克计.....................................................................(kg)

--力以牛顿计..........................................................................(N)

--扭矩以牛.米计.................................................................(N.m)

--旋转速度以度/秒计.........................................................(°/s)

--夹持速度以米/秒计..........................................................(m/s)

5缩略语和符号

本标准采用下列缩略语和符号。

5.1基本缩略语

A精度Accuracy

R重复性Repeatability

F力Force

P位置Position

V速度Velocity

D角度Degree

5.2量值

n测试循环次数

S标准偏差

ν运动速度

AF力控精度

RF重复力控精度

RP重复定位精度

OF力超调量

2

T/SZRAXXX—2024

5.3下标

表示第次循环

r顺时针

jl逆时针j

m峰值

6性能测试条件

6.1电动夹爪安装

根据产品标准或产品随机文件安装电动夹爪本体及夹指。

6.2测试前条件

电动夹爪应装配完毕，并可正常操作。所有必要的校正、设定操作、功能验证均圆满完成。不管制

造商是否有规定，各项试验在试验前应进行适当的预热运行，以全力全速全行程开合运动1小时作为预

热标准。

测试过程中应保证外部电源稳定、供电能力足够，周围存在可能影响被测特性的设备，测试过程要

保持一致，并在测试报告中说明。

6.3操作和环境条件

由制造商指定并由本标准相应的试验方法确定的性能特性，只有在制造商规定的环境和正常操作条

件下才是有效的。

6.3.1操作条件

试验中所使用的正常操作条件，应由制造商说明。

正常操作条件包括（但不限于）：对电源波动和干扰的要求，最大安全操作极限（见GB/T12644）

等。

6.3.2环境条件

6.3.3一般条件

试验所用的环境要求由制造商说明，参照6.3.2.2的要求。

环境条件包括：温度、相对湿度、大气压。

6.3.3.1测试温度

测试的环境温度应为20℃。采用其他的环境温度应在试验报告中指明并加以解释。试验温度应保

持20±2℃。

为使电动夹爪和测量仪器、设备在试验前处于热稳定状态下，需将它们置于试验环境中足够长的时

间（最好一昼夜）。还需防止通风和外部热辐射（如阳光、加热器等）。

6.4机械接口

所有测试项目在测试前，需保证附件按照厂家要求有效连接，比如夹持力测试时，夹指有效安装在

电动夹爪上，如图1所示，图中夹指1通过螺钉2、定位销钉3与齿条4有效连接，紧固螺钉旋紧扭矩

符合规范，使用的夹指材质、尺寸、惯量要相同，测试点位置相同，所使用的传感器与电动夹爪之间的

作用点保持一致。

3

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图1电动夹爪夹指安装示意

测试前电动夹爪本体与测试台有效固定，测试仪器与电动夹爪测试点之间保持相对位置不变且保证

测试仪器与电动夹爪之间不存在安装误差影响测试结果准确性的情况发生。

6.5试验仪器

按照本标准进行的测试项目，所选用的测试仪器需根据被测产品的性能指标具体选定，保证被测产

品指标落在试验仪器的有效行程内，且最好处于最佳测试范围。

试验仪器在测试前需经过校准处理，保证测试仪器功能正常。

试验仪器在安装过程中，需要严格按照仪器厂家要求实施，避免引入外部因素对整个试验结果造成

影响。

6.6循环次数

电动夹爪在测试各项特性指标时，需多次循环测试，统计结果。下表给出各项特性测试时的循环次

数。

表1循环次数

试验特性循环次数

夹持力控精度和重复力控精度50

夹持重复定位精度50

峰值扭矩50

旋转精度50

旋转重复精度50

6.7试验步骤

试验顺序对试验结果没有影响，但为了减少测试过程中的拆装操作，建议同时具有旋转、夹持功能

的电动夹爪优先测试旋转相关项目，再测试夹持相关项目；旋转相关项目中，优先测试旋转位置精度，

然后测试扭矩控制精度；夹持相关测试项目中，优先测试夹持位置精度，然后测试力控精度。

整个测试过程使用自动化程序完成，同时保证测试时间间隔，避免前一拍测试影响后一次测试结果，

测试数据的记录应在数据稳定后的第一时间记录，避免测试设备自身偏差影响测试结果。

试验时所有的程序延迟，如测量停顿时间和测量时间应在试验报告中说明。

7夹持特性

7.1力控精度和重复力控精度

4

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7.1.1一般说明

本章所定义的力控精度和重复力控精度，由目标夹持力和实测夹持力的偏差和重复执行设定参数所

得的一系列实测夹持力的分布来确定。

电动夹爪重复执行设定参数时，需保证起始状态一致，主要指：电动夹爪先恢复同一位置点，并处

于停止状态。电动夹爪的起始位置及开始运动前的状态可能会对夹持力的测试结果起到重大影响，测试

前的状态及测试参数给定均需在试验报告中清楚地说明。

电动夹爪产品的力控精度和重复力控精度视具体产品的定位不同要求有所不同，本标准定义电动夹

爪产品的力控精度不低于总量程的15%，重复力控精度不低于总量程的5%，精度越高，产品性能越优。

7.1.2试验准备

夹持力测试根据被测试电动夹爪的负载范围、行程范围选择合适型号的高精度力矩传感器，力矩传

感器在测试过程中，需保证测试点位置固定，尤其图2中夹持点距离电动夹爪本体的高度H（统一按照

20mm实施），建议将力矩传感器通过螺钉固定在夹指内侧。

不同材质的夹指，对于夹持力测量过程中，传感器与夹指之间的碰撞特性影响较大，夹指材质统一

采用SUS304，夹指安装时要保证两个夹指的平行度，保证力矩传感器与夹指之间正面接触。

夹持力的测量在全量程内选取5组点，分别对应20%、40%、60%、80%、100%力矩给定，速度给

定全部为100%速度，执行闭合动作，下面测试过程及数据处理过程以100%力矩给定、100%速度给定

进行说明，其他组测量方法相同。

图2夹持力测试示意

7.1.3试验过程

试验按照如下步骤进行：

（1）依照电动夹爪厂家的使用说明，完成产品本体与测试台间的安装固定及夹指的安装固定，然

后完成电气、控制初始化；

（2）根据力矩传感器使用说明，将力矩传感器固定在夹指测试点上；

（3）控制电动夹爪运行到完全打开位置，至电动夹爪状态稳定后等待2S；

（4）下发目标夹持力参数（力矩100%，速度100%），控制电动夹爪执行闭合运动，待力矩传感

器测试数据稳定，记录夹持力稳定值F1和峰值Fm1；

（5）力矩传感器清零；

（6）重复（3）~（5），直至完成50次循环测试，得到全部Fn、Fmn。

7.1.4试验结果处理

力控精度表示目标夹持力（）和实测夹持力平均值（）之间的偏差（）。

����

�1+�2+...+��

�=

�

5

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重复力控精度表示执行同一参数命令，重复响应n次后实测夹持力的一致程度。

��=�−�

重复力控精度可以表示为围绕平均值的力波动±3S，其中S为标准偏差。

重复力控精度

�

式中：

��=�±3�

�

1

�=��

��

��=�−��

�2

j=1��−�

�=

7.2重复�定−位1精度

7.2.1一般说明

重复定位精度：电动夹爪由相同起点，多次执行相同指令参数，所运行到的目标位置的一致程度。

在进行电动夹爪重复定位精度测量时，除了需保证给定位置参数相同外，速度、力矩给定也要一致，

统一按照100%力矩给定、100%速度给定，而且电动夹爪的起始位置及开始运动前的状态可能会对重复

定位精度的测试结果起到重大影响，测试前的状态及测试参数给定均需在试验报告中清楚地说明。

测试过程中，电动夹爪要固定在测试台上，保证测试过程中，电动夹爪本体相对测量坐标系的位置

不变。

电动夹爪产品的重复定位精度视具体产品的定位不同要求有所不同，本标准定义电动夹爪产品的重

复定位精度不低于0.05mm，精度越高，产品性能越优。

7.2.2试验准备

重复定位精度的测试根据产品行程不同及产品定位不同，选择分辨率高于被测精度一个量级的位置

度检测传感器。传感器的检测方向与电动夹爪运动自由度方向保持平行，并与电动夹爪固定在同一测试

平台上，保证整个测试过程，位置度检测传感器与电动夹爪之间保持不变，以免影响测试结果。

图3定位精度测试示意

7.2.3试验过程

试验按照如下步骤进行：

（1）依照电动夹爪厂家的使用说明，完成产品本体与测试台间的安装固定及夹指的安装固定，然

后完成电气、控制初始化；

（2）根据位置度检测传感器使用说明，将位置度检测传感器固定在测试台，保证传感器检测部件

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与电动夹爪运动方向的平行度；

（3）控制电动夹爪运行到起始点位置，建议起始点定在夹指完全打开位置，至电动夹爪状态稳定

后等待2S；

（4）下发目标指令参数，电动夹爪夹指向目标位置运行，待电动夹爪状态反馈到达目标位置后，

记录夹指当前位置L1；

（5）重复（3）~（4），直至完成50次循环测试，得到全部Ln。

7.2.4试验结果处理

按照7.2.3的步骤循环测试后，获得一组测试位置Ln，可计算获得：

�

12�

重复定位精度可以表示为围绕平均值的�位置+波�动+±...+，�其中为标准偏差。

�=3SS

重复定位精度:�

�

式中：

1�𝑅=�±3�

�=����

��=�−��

�2

j=1��−�

�=�−1

8旋转特性

对于旋转电动夹爪来说，其除了具有夹持特性外，还具有旋转特性，本章主要针对旋转电动夹爪的

峰值扭矩、旋转精度和旋转重复精度。

8.1峰值扭矩

8.1.1一般说明

旋转电动夹爪由静止状态开始全力全速旋转运动，所能达到的最大扭矩。峰值扭矩的测试需先消除

传动链间隙，排除冲击力矩的影响。

峰值扭矩的测量结果，除受力矩给定影响外，位置给定和速度给定同样会影响最终测试结果，因此

峰值力矩测试的全部参数给定均需在试验报告中清楚地说明。

峰值扭矩区分顺时针和逆时针，两者均需测量。

8.1.2试验准备

峰值扭矩的测量要根据产品的标称扭矩选择合适量程的扭矩测量仪，扭矩测量仪要具备抓取瞬时峰

值扭矩的功能。

测量峰值扭矩时，旋转电动夹爪的夹指不用安装，要根据旋转电动夹爪本体和扭矩测量仪设备设计

测试工装，保证旋转电动夹爪在旋转运动时，旋转运动部件与扭矩测量仪有效接触，除测试旋转轴切向

的阻力外，不承受其他方向的倾覆力矩，以免影响测试结果。

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图4峰值扭矩测试示意

8.1.3试验过程

试验按照如下步骤进行：

（1）依照电动夹爪厂家的使用说明，完成产品本体与测试台间的安装固定，然后完成电气、控制

初始化；

（2）根据扭矩测量仪使用说明，将扭矩测量仪固定在测试台，旋转电动夹爪与扭矩测量仪的安装

要满足8.1.2中的要求；

（3）控制旋转电动夹爪按照全力全速顺时针旋转，运动停止后等待2S；

（4）将扭矩测量仪档位设定为检测峰值扭矩档，并将数据清零；

（5）控制旋转电动夹爪按照全力全速顺时针旋转，运动停止后，延迟2S，记录扭矩测量仪测试的

数据Tr1；

（6）扭矩测量仪清零，等待5S；

（7）重复（5）~（6），直至完成50次循环测试，得到顺时针方向的全部扭矩Trn；

（8）控制旋转电动夹爪按照全力全速逆时针旋转，运动停止后等待2S，扭矩测量仪清零；

（9）控制旋转电动夹爪按照全力全速逆时针旋转，运动停止后，延迟2S，记录扭矩测量仪测试的

数据Tl1；

（10）扭矩测量仪清零，等待5S；

（11）重复（9）~（10），直至完成50次循环测试，得到逆时针方向的全部扭矩Tln。

8.1.4试验结果处理

峰值扭矩以多次测量测量结果的均值来衡量，由于传动链正反运动可能存在差异，旋转电动夹爪的

峰值扭矩区分顺时针峰值扭矩和逆时针峰值扭矩：

顺时针峰值扭矩：

逆时针峰值扭矩：��1+��2+...+���

��=

�

��1+��2+...+���

��=

8.2旋转精度和旋转重复精度�

8.2.1一般说明

旋转给定角度：控制指令下发的理论绝对位置角度。

旋转实测角度：旋转电动夹爪按照控制指令执行，角度检测传感器实际测试得到的绝对位置角度。

本章所定义的旋转精度和旋转重复精度，由旋转给定角度和旋转实测角度的偏差和重复执行指令参

数所得的一系列旋转实测角度的分布来确定。

旋转电动夹爪重复执行旋转指令运动时，需保证起始状态一致，主要指：旋转电动夹爪先恢复同一

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位置点，并处于停止状态。旋转电动夹爪的起始位置及开始运动前的状态可能会对旋转角度的测试结果

起到重大影响，测试前的状态及测试参数给定均需在试验报告中清楚地说明。

旋转电动夹爪产品的旋转精度和旋转重复精度视具体产品的定位不同要求有所不同，本标准定义旋

转电动夹爪产品的旋转精度不低于1°，旋转重复精度不低于0.5°，精度越高，产品性能越优。

8.2.2试验准备

旋转角度的测量采用专用角度测量仪或高精度编码器完成。测试前，需将旋转电动夹爪固定在测试

台上，角度测量仪同样固定在测试台，电动夹爪旋转部件与角度测量仪之间的连接要保证同轴度，同时

保证联结部位的刚性。

图5旋转精度测试示意

8.2.3试验过程

试验按照如下步骤进行：

（1）依照电动夹爪厂家的使用说明，完成产品本体与测试台间的安装固定，然后完成电气、控制

初始化；

（2）根据角度测量传感器使用说明，将旋转角度检测传感器固定在测试台，保证传感器检测部件

与电动夹爪旋转部件的同轴度；

（3）控制电动夹爪旋转运动归零，至电动夹爪状态稳定后等待2S，记录此时角度测量仪的数值，

以此数值作为0°；

（4）下发目标指令参数，电动夹爪向目标位置旋转运行，待电动夹爪状态反馈到达目标位置后，

延迟2S，记录角度测量仪当前角度R1；

（5）控制电动夹爪旋转运动归零，至电动夹爪状态稳定后等待2S；

（6）重复（4）~（5），直至完成50次循环测试，得到全部Rn。

8.2.4试验结果处理

旋转精度表示目标旋转角度（）和实测旋转角度平均值（）之间的偏差（）。

����

�1+�2+...+��

�=

旋转重复精度表示执行同一参数命令，重复响应�n次后旋转实测角度的一致程度。

��=�−�

旋转重复精度可以表示为围绕平均值的角度波动±3S，其中S为标准偏差。

旋转重复精度

�

式中：

��=�±3�

9

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�

1

�=��

��

��=�−��

�2

j=1��−�

�=

9面向应用的�特−殊1性能规范

电动夹爪夹持工件时，由于有速度冲击的存在，夹持力在稳定前会有冲击超调发生，本标准主要衡

量最大冲击力超调量，最大冲击力超调以超调百分比的形式衡量。在7.1力控精度的测量过程中，已获

取一组夹持力峰值，由此计算冲击力的均值。

����

��1+��2+...+���

��=

�

图6最大冲击力超调示意

最大冲击力超调可按下式计算：

��−�

��=×100%

10试验报告�

试验报告应由封面与一张或多张试验结果表格组成。封面应能提供关于电动夹爪的测量装置与试验

条件（物理环境、安装/预热、仪器、控制参数等）的一般信息以及所进行的试验。试验结果表格应能

提供所进行的各项试验的汇总及测量设备的不确定性。

所有报告应包含每一种试验所用的电动夹爪程序与软件参数。

附录A给出了一个试验报告的实例，它说明了封面与试验表格所必须得一些信息。

10

T/SZRAXXX—2024

附录A

试验报告实例

电动夹爪控制系统

制造商：...............................................................

类型：...................................................................

型号：...................................................................

系列号：...............................................................

安装方向：...........................................................

软件版本：...........................................................

控制方式：...........................................................

试验场所：...........................................................

物理环境

环境温度：...........................................................

不正常状态：.......................................................

注：对超出预期范围状态的说明

预热时间：...........................................................

测量时间：...........................................................

测量停顿时间：...................................................

测量系统

类型：....................

型号：....................

系列号：....................

说明：...................................................................

试验条件

按照T/SZRAXXX-2023所进行的试验

力控精度峰值扭矩

重复力控精度旋转精度

重复定位精度旋转重复精度

冲击力超调

试验者：日期：

审核者：日期：

11

T/SZRAXXX—2024

试验结果表

注：以下表格仅供参考。

表A1力控精度和重复力控精度

力矩给定速度给定

力矩参数给速度给定12345

�=����

定100%100%

力矩参数给速度给定����=

��==��=...

定80%100%

力矩参数给速度给定��...