一种工业机器人的能效评测方法与流程

本发明涉及机械能效测评技术领域，具体是一种工业机器人的能效评测方法。

背景技术：

目前，国内外机器人行业还未提出与工业机器人能源利用效率相关的性能指标。仅在机械行业标准《jb/t10825-2008工业机器人产品验收实施规范》、《jb/t8896-1999工业机器人验收规则》中也只是提到过动力源功率消耗这一概念，测试条件是先对工业机器人按一定要求进行示教编程，在额定负载且工作正常的情况下连续运行120h，在连续运行同时，检查其动力消耗是否符合产品标准的要求。此方法仅给出了工业机器人能源消耗的指标，但并没有涉及工业机器人能源利用率即能效的概念。工业机器人能效是指工业机器人的能源利用效率水平或在一定时间内能源消耗水平。

同时对于不同应用场景的工业机器人，对其能效的测试方法也应该多样化。针对工业机器人多样的输出方式，如：喷涂、打磨、搬运、装配等，应该有与其对应的能效计算方法，本发明提出的一种工业机器人能效计算方法相对于目前的动力消耗更具针对性，无论是作为用户选用产品的标准或是产品性能检测指标，还是作为节能评价的标准都具有重大意义。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种工业机器人的能效评测方法。

一种工业机器人的能效评测方法，其具体步骤如下：

101：获取供给能：获取整个测试过程中电能，即为供给能，记为w输入；

102：确定输出有效能的计算和测试方法：针对工业机器人的输出方式制定对应的输出有效能计算和测试方法；

103：计算输出有效能：计算得到工业机器人的有效能标称值，记为w输出；

104：计算工业机器人能效：基于步骤101和步骤103获取的耗电量w输入和有效能标称值w输出，根据以下公式计算工业机器人能效：

作为本发明的进一步改进，所述的步骤102中工业机器人为上下料机器人。

进一步的，整个测试过程中，以上下料机器人的末端克服负载重力做功视为有效能标称值。

另外，本发明还可进一步应用在其它有采用工业机器人执行上下运动操作的领域，如码垛领域，码垛机器人可按照上下料机器人的能效评测方法进行评测。

作为本发明的另一种改进，所述的步骤102中工业机器人为喷涂机器人。

进一步的，针对喷涂机器人，在整个测试过程中，是以喷涂机器人的喷涂面积作为有效输出。

通过设置在电源和工业机器人之间的电参数测试仪实现对整个测试过程中电能的获取。

将上下料机器人的末端路径作为测试路径，该路径在上下料机器人的灵活工作空间内选取。

该有效能标称值具体计算公式为w输出＝8nmgh；

其中，常数8为一个路径程序中上下料机器人带负载上升和下降的次数，n为整个测试过程中路径程序循环次数，h为路径中上下料机器人每次上升和下降竖直高度。

喷涂机器人有效能标称值具体计算公式为w输出＝ns，其中，n为整个测试过程中测试程序的循环次数，s为执行单次测试程序喷涂机器人所喷涂的面积。

本发明的有益效果是：本发明为工业机器人提供了专用的能效测评方法，且对于输出方式不同的机器人可以制定对应的能效测评方法，较现有的能耗测试方法，适用性以及针对性更强、准确性更高；此外，由本发明中所述方法得到的能效值还可以作为工业机器人的节能评价指标，一方面为工业机器人的高能效化发展提供理论支持，另一方面对节能环保也有一定的促进作用，与国家的环保政策相对应，受国家政策扶持，发展市场广阔。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的能效评测系统使用方法的流程图；

图2为本发明的工业机器人末端路径示意图；

图3为本发明实施例中上下料机器人测试轨迹三维尺寸示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。本发明特列举以下两个实施例，主要针对上下料领域和喷涂加工领域工业机器人的能效评测：

实施例一：

如图1至图3所示，一种工业机器人的能效评测方法，其具体步骤如下：

101：获取供给能：获取整个测试过程中电能，即为供给能，记为w输入；

102：确定输出有效能的计算和测试方法：针对工业机器人的输出方式制定对应的输出有效能计算和测试方法；

103：计算输出有效能：计算得到工业机器人的有效能标称值，记为w输出；

104：计算工业机器人能效：基于步骤101和步骤103获取的耗电量w输入和有效能标称值w输出，根据以下公式计算工业机器人能效：

所述的步骤102中工业机器人为上下料机器人，整个测试过程中，以上下料机器人的末端克服负载重力做功视为有效能标称值。

通过设置在电源和工业机器人之间的电参数测试仪实现对整个测试过程中电能的获取。

将上下料机器人的末端路径作为测试路径，该路径在上下料机器人的灵活工作空间内选取。

该有效能标称值具体计算公式为w输出＝8nmgh；

其中，常数8为一个路径程序中上下料机器人带负载上升和下降的次数，n为整个测试过程中路径程序循环次数，h为路径中上下料机器人每次上升和下降竖直高度。

式中：

常数8——单次程序中上下料机器人带负载上升和下降的次数；

n——为整个测试过程中路径程序循环次数；

m——所带负载质量，单位为千克(kg)；

g——重力加速度，单位为米每二次方秒(m/s²)；

h——单次路径中上下料机器人每次上升和下降的竖直高度，单位为米(m)；

w输入——整个测试过程中的耗电量，单位为千瓦时(kw·h)；

η——上下料机器人测试能效指标。

其中，循环次数n和竖直高度h均由示教器所编写的测试程序设置和读取，负载质量为测试前设定。

为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，本发明结合图2和图3进行说明：

如图2所示，该路径为模拟上下料机器人的实际工况，在工业机器人的灵活工作空间内选取轨迹点，即图中1-9所示的点为上下料机器人的测试轨迹点，上下料机器人按照轨迹点的顺序依次执行动作。

如图3所示，展示了图2中的三条竖直路径在基座标系中的具体位置，以及每段上升或下降路径的竖直高度，图3中x轴方向的长度设置为1300mm，y轴方向设定为1200mm，z轴方向两侧均为1200mm。

另外，本发明还可进一步应用在其它有采用工业机器人执行上下运动操作的领域，如码垛领域，码垛机器人可按照实施例一中的上下料机器人的能效评测方法进行评测。

实施例二：

一种工业机器人的能效评测方法，其具体步骤如下：

101：获取供给能：获取整个测试过程中电能，即为供给能，记为w输入；

102：确定输出有效能的计算和测试方法：针对工业机器人的输出方式制定对应的输出有效能计算和测试方法；

103：计算输出有效能：计算得到工业机器人的有效能标称值，记为w输出；

104：计算工业机器人能效：基于步骤101和步骤103获取的耗电量w输入和有效能标称值w输出，根据以下公式计算工业机器人能效：

所述的步骤102中工业机器人为喷涂机器人。

通过设置在电源和工业机器人之间的电参数测试仪实现对整个测试过程中电能的获取。

所述的喷涂机器人有效能标称值具体计算公式为w输出＝ns。

式中：

n——整个测试过程中测试程序的循环次数；

s——为单次运行测试程序喷涂机器人的喷涂面积，单位为平方米(m²)；

w输出——为整个测试过程中机器人耗电量，单位为瓦时(w·h)；

η——喷涂机器人的能效测试指标，单位为平方米每瓦时(m²/(w·h))。

因此按照实施例二的步骤101-104实施后，即可判断得出喷涂机器人的能效。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。