ICS 75.180.10 E 92
SY
中华人民共和国石油天然气行业标准
SY/T 7447—2019
石油天然气钻采设备制造机器人系统选型指南
Petroleum drilling and production equipment- Guide for manufacturing robot system selection
2020－0501实施
2019—11－04发布
国家能源局 发布 SY/T 7447—2019
目 次
前言
工
范围 2 规范性引用文件 3术语、定义和缩略语 3.1术语和定义 3.2缩略语 4分类 5 配置选型 5.1 配置 5.2 一般要求
1
4
5.3 主要性能选择 5.4 安全要求 5.5 环境及环保要求 5.6 机器人系统通用技术要求 5.7 机器人系统专用技术要求 5.8 文件 6验收 6.1 预验收 6.2终验收附录A（资料性附录） 重大危险清单附录B（资料性附录） 推荐验收项目参考文献
9 ..10
11
13
14 SY/T74472019
前言
本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。 本标准由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会（SAC/TC96）提出并归口。 本标准起草单位：四川宏华石油设备有限公司、唐山开元机器人系统有限公司、宝鸡石油机械有
限责任公司、南阳二机石油装备集团股份有限公司、中国石油集团渤海石油装备制造有限公司、中石化四机石油机械有限公司、胜利油田高原石油装备有限责任公司。
本标准主要起草人：梁会高、林文彬、徐斌荣、李永军、梁毅涌、魏培静、赵红梅、荣晓玲、 杨发琼、赵娜、高迅、朱恒、许志明。
II SY/T7447--2019
石油天然气钻采设备制造机器人系统选型指南
1 范围
本标准提供了石油天然气钻采设备制造机器人系统在配置选型、验收等方面的指导。 本标准适用于石油天然气钻采设备制造机器人系统的选型及验收。
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件。凡是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。
GB/T5226.1机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件（GB/T5226.1一2019 IEC 60204-1：2016，IDT)
GB/T8923.1涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定第1部分：未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级（GB/T8923.1—2011，ISO8501-1： 2007,IDT)
GB11291.2一2013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（GB11291.2—2013，ISO10218-2：2011，IDT)
GB/T12642-2013工业机器人性能规范及其试验方法（GB/T12642—2013，ISO9283：1998 IDT)
GB/T12643机器人与机器人装备词汇（GB/T12643—2013，ISO8373：2012，IDT） GB/T13288.4涂覆涂料前钢材表面处理喷射清理后的钢材表面粗糙度特性第4部分：ISO
表面粗糙度比较样块的校准和表面粗糙度的测定方法触针法（GB/T13288.4-2013，ISO8503-4： 1988,IDT)
GB/T15706机械安全设计通则风险评估与风险减小（GB/T15706—2012，ISO12100：2010， IDT)
GB/T33008.1工业自动化和控制系统网络安全可编程序控制器（PLC）第1部分：系统要求 GB37824—2019涂料、油墨及胶粘剂工业大气污染物排放标准 GBZ2.1—2007工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素 JB/T10045热切割质量和几何技术规范（JB/T10045—2017，ISO9013：2002，MOD） SY/T6919石油钻机和修井机涂装规范 AWSD1.l/DI.1M钢结构焊接规范（Structural weldingcode-Steel)
3术语、定义和缩略语
GB/T12643和GB/T15706界定的以及下列术语、定义和缩略语适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了GB/T12643和GB/T15706中的某些术语和定义。
1 SY/T7447—2019
3.1术语和定义 3.1.1
工业机器人industrial robot 自动控制的、可重复编程、多用途的操作机，可对三个或三个以上轴进行编程。它可以是固定式
或移动式。在工业自动化中使用。
注1：工业机器人包括：
操作机，含致动器：控制器，含示教盒和某些通讯接口（硬件和软件）。
注2：这包括某些集成的附加轴。 [GB/T12643—2013，定义2.9]
3.1.2
工业机器人系统industrialrobotsystem 由（多）工业机器人、（多）末端执行器和为使机器人完成其任务所需的任何机械、设备、装置、
外部辅助轴或传感器构成的系统。
[GB/T12643—2013，定义2.15] 3.1.3
集成integration 将机器人和其他设备或另一个机器（含其他机器人）组合成能完成如零部件生产的有益工作的机
器系统。
[GB/T12643—2013，定义2.22] 3.1.4
致动器actuator 用于实现机器人运动的动力机构。 示例：把电能、液压能、气动能转换成使机器人运动的马达。 [GB/T12643—2013，定义3.1]
3.1.5
末端执行器end effector 为使机器人完成其任务而专门设计并安装在机械接口处的装置。 示例：夹持器、扳手、焊枪、喷枪等。 [GB/T12643—2013，定义3.11]
3.1.6
安全防护空间safeguarded space 由周边安装防护（装置）确定的空间。 [GB/T12643—2013，定义4.8.5]
3.1.7
防护装置guard 设计为机器的组成部分，用于提供保护的物理屏障。 [GB/T15706—2012，定义3.27]
3.1.8
工具中心点tool centre point 参照机械接口坐标系为一定用途而设定的点。 [GB/T12643—2013，定义4.9]
2 SY/T7447—2019
3.1.9
保护性停止 protective stop 为安全防护目的而允许运动停止并保持程序逻辑以便重启的一种操作中断类型。 [GB/T12643—2013，定义5.17]
3.1.10
示教编程teach programming 通过手工引导机器人末端执行器，或手工引导一个机械模拟装置，或用示教盒来移动机器人逐步
通过期望位置的方式实现编程。
[GB/T12643—2013，定义5.2.3] 3.1.11
离线编程off-lineprogramming 在与机器人分离的装置上编制任务程序后再输入到机器人中的编程方法。 [GB/T12643—2013，定义5.2.4]
3.1.12
示教盒pendant：teach pendant 与控制单元相连，用来对机器人进行编程或使机器人运动的手持式单元。 注：改写GB/T12643—2013，定义5.8。
3.1.13
切割机器人系统cuttingrobotsystem 一种应用于切割作业的工业机器人系统。包括工业机器人、切割、控制及其他辅助单元。
3.1.14
弧焊机器人系统arcweldingrobotsystem 一种应用于弧焊作业的工业机器人系统。包括工业机器人、弧焊、控制及其他辅助单元。
3.1.15
喷砂机器人系统blastingrobot system 一种应用于喷砂作业的工业机器人系统。包括工业机器人、喷砂、控制及其他辅助单元。
3.1.16
喷涂机器人系统 spray-painting robot system 种应用于喷涂作业的工业机器人系统。包括工业机器人、喷涂、控制及其他辅助单元。
3.1.17
装配机器人系统assemblyrobot system 一种应用于装配作业的工业机器人系统。包括工业机器人、装配、控制及其他辅助单元。
3.1.18
搬运机器人系统handling（transfer）robotsystem 种应用于搬运作业的工业机器人系统。包括工业机器人，搬运，控制及其他辅助单元。
3.1.19
应用单元applicationunit 为使机器人完成规定功能所需的机械、设备、装置、外部辅助轴或传感器构成的单元。
3.1.20
控制单元 control unit 一套具有逻辑控制和动力控制功能的单元，能控制和监测机器人机械结构并与环境（设备和使用
者）进行通信。
3 SY/T 7447—2019
3.1.21
操作舱 control cabin 封闭的能抵抗砂丸打击的工作舱，配有新风或者空调系统，安装在喷砂房内部用于操作者操控机
器人系统。 3.2缩略语
HSE：健康安全环境（health safety environment） MTBF：平均无故障工作时间（meantimebetweenfailure） MTTR：平均修复时间（meantimetorestoration） TCP：工具中心点（toolcentrepoint)
4分类
石油天然气钻采设备制造领域产品通常包含切割、焊接、喷砂、喷涂、装配、搬运等工作内容，将制造机器人系统分为：
a）切割机器人系统； b）弧焊机器人系统： c）喷砂机器人系统； d）喷涂机器人系统： e）装配机器人系统： f）搬运机器人系统。
配置选型
5
5.1配置
机器人系统选型应考虑各单元之间的兼容性，其常规配置应包括： a）工业机器人 b）应用单元= c）控制单元 d）辅助单元（含HSE设施，如安全护栏、弧光遮挡装置等）。
5.2一般要求
用户应提供机器人系统拟生产工件的结构、尺寸、重量、材质、生产批量、工艺方法等信息，并提出设备功能扩展能力及后续配套软硬件兼容性要求。供应商应具备相应的综合实力和技术配套能力以满足用户的要求。 5.3 主要性能选择
为满足系统功能要求，各类工业机器人的性能选择见表1。表中的性能按GB/T12642一2013试验，表中各项性能定义见GB/T12643。
4 SY/T74472019
表1 工业机器人主要性能选择
GB/T12642—2013
喷涂机器人 装配机器人 搬运机器人
中的条款 切割机器人 弧焊机器人 喷砂机器人 7.2.1
性能位姿准确度位姿重复性多方向位姿准确
O 0 C 0 C 0 0 0
0 0
0 0 -
7.2.2 7.2.3
度变动距离准确度和重
0 0 O 0 0
7.3 7.4 7.5 7.6 7.6 8.2 8.3 8.5 8.6.2 8.6.3 8.6.4 9 10 11.1
复性位置稳定时间位置超调量位姿准确度漂移位姿重复性漂移轨迹准确度轨迹重复性
0 0 0 0 0
一
0
0 0 O
0 0
拐角偏差轨迹速度准确度轨迹速度重复性轨迹速度波动最小定位时间静态柔顺性
一
0 0
0 0 0
0 0 0
C 0
0 0
0
一
一一
0
摆动偏差注：“O”表示要求检测性能，
表示不作要求。
5.4安全要求
5.4.1机械安全 5.4.1.1 机器人系统应能满足预期的运行条件和环境条件，应考虑周围温度、湿度、电磁干扰、照明等条件限制。 5.4.1.2机器人系统的每种能源宜有单独的切断装置，并提供避免人员暴露于危险的措施。
注：能源可以是电气的、机械的、液压的、气动的、化学的、热学的、势能的和动能的等。 5.4.1.3机器人系统的集成应考虑工艺和工具相关的应用危害因素（如烟雾、气体、化学物质和热物质）。 5.4.1.4 移动性电缆应具备与移动范围相适应的长度，电缆应满足预期使用环境条件的要求，并具有防护措施，避免移动过程中损坏。 5.4.1.5物料进人或退出安全空间的位置，应具备阻止未检测到的人员进人危险区域的功能。许可物料进出的安全防护空间开口应具备必要的最小尺寸，以允许物料通过。 5.4.1.6机器人系统应考虑提供工序观测安全站位和观测位置（如平台、过道、远程视觉系统等）。 5.4.1.7机器人系统应具有警示栅栏和声光信号，提供安全防护空间。声光信号应能被明显察觉和识别，并与所用的其他所有信号相区分。
5