ICS 25.040.30 J 28
中华人民共和国国家标准
GB/T 33262-2016
工业机器人模块化设计规范
Design specification of modularity for industrial robot
2017-07-01实施
2016-12-13 发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准花管理委员会 发布 GB/T 33262--2016
目 次
前言 1 范围 2规范性引用文件 3术语和定义
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3.1机器人模块化术语和定义 3.2机构模块术语和定义 3.3控制模块术语和定义 4模块化分类 4.1原则 4.2分类 5模块化设计要求 5.1机构模块
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5.1.1 构成 5.1.2动作范围 5.1.3特性表达 5.1.4　接口 5.1.5 子模块特性和设计要求 5.2控制模块 5.2.1 分类 5.2.2 一般要求 5.2.3 设计要求 6模块化设计方法 6.1 定义 6.2 设计原则 6.3 设计步骤 6.4 机器人模块的选择参考文献
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1 GB/T 33262-2016
前 言
本标准按照 GB/T 1.1-2009 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与集成标准化技术委员会(SAC/TC 159)归口。 本标准主要起草单位：沈阳新松机器人自动化股份有限公司、北京航空航天大学、北京机械工业自
动化所、中机生产力促进中心。
本标准主要起草人：徐方、邹风山、李邦宇、宋吉来、魏洪兴、杨书评、王海丹、刘颖。 GB/T 33262-2016
3.2.2
连杆模块link module 实现关节模块间连接的模块。
3.2.3
模块接口module interface 机构模块与机构模块相互对接的部位。
3.3 控制模块术语和定义
3.3.1
伺服驱动模块 servo motor module 控制伺服电机动作的模块。
3.3.2
主控模块 main control module 对机器人姿态和运动轨迹进行规划，完成机器人的运动学计算，并输出相应信号量
3.3.3
传感模块 sensing module 实现机器人内部状态或外部环境感知功能，完成机器人本体或作业对象物理信息反馈的测量。
3.3.4
I/O 模块 I/O module 输人输出模块。
3.3.5
安全模块 security module 实现过流、过热和缺相等保护的模块。
4模块化分类
4.1原则
机器人模块化的分类原则如下：
模块的划分不能影响系统的主要功能；模块划分时应使各模块间相互作用最小，模块功能独立性最大，保持每个模块单元在功能及结构上有一定的独立性和完整性；模块单元间的接合要素要便于联接和分离；以尽可能少的模块组成尽可能多的产品，且模块结构尽量简单、规范；相同模块在结构和功能上应具有互换性，性能和结构各异而功能相同的模块也应能互换使用；注意模块在整个系统中的作用、可更换性与扩展性。
4.2分类
机器人模块分类如下：
机构模块； -控制模块。
2 GB/T 33262—2016
5模块化设计要求
5.1 机构模块 5.1.1构成
机器人的机构模块主要由下列模块构成：
关节模块； -连杆模块。
5.1.2动作范围
机构模块的动作距离与动作角度的范围由模块的技术规范规定，设计模块时应符合相应的机器人机构的模块化功能构件规范。 5.1.3特性表达
机构模块的特性表达应符合GB/T126422013和GB/T12644—2001的规定。
5.1.4接口
机构模块的接口应符合GB/T14468.1—2006和GB/T14468.2—2006的规定。 5.1.5子模块特性和设计要求 5.1.5.1关节模块自由度
关节模块的自由度数可有若干个,其中旋转和移动两种单自由度模块为基本关节模块。 5.1.5.2连杆模块设计要求
连杆模块应简单可靠，并且能够在模块之间传递动力或信息。 5.1.5.3连杆模块接口
不同长度的连杆模块具有不同方位的标准接口，以使模块关节之间的连接能满足机器人不同运动学和动力学的要求。 5.2控制模块 5.2.1分类
遵循模块化划分原则，工业机器人控制器可划分为以下模块：
主控模块; 伺服驱动模块； -1/O模块; -安全模块；传感模块。
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3 GB/T 33262-2016
5.2.2 一般要求 5.2.2.1 环境要求
控制器在使用、贮存和运输过程中应满足表1的环境要求。
表1 环境要求
-10℃～+55℃ （控制器表面环境温度）
工作温度贮存温度海拔高度
-25℃～+70 ℃ ≤3 000 m 10% ~ 90%
相对湿度
(无凝露) 地面
环境运输条件
公路行驶应符合GB1589的要求铁路运输应符合GB146.1的要求
5.2.2.2 模块通信协议要求
控制器各模块的通信总线应优先满足以下几种通信协议形式中的一种或几种，各模块之间应满足统一的通信协议形式：
CANopen 协议; EtherNET协议; EtherCAT 协议; DeviceNet 协议; PowerLink 协议。
5.2.2.3控制器推荐的物理接口
控制器应具备以下几种接口：
USB接口； VGA接口; 以太网接口； -RS232接口； -RS485 接口; -CAN接口。
5.2.2.4 供电要求
各模块的控制电源的供电电压应为直流24V士2.4V、12V士1.2V或5V士0.5V。 5.2.3设计要求 5.2.3.1 控制器模块化设计的总体框图
控制器模块化设计总体框图见图1。
4 GB/T 33262-2016
主控模块
总线
伺服驱动模块
1/0 模块
安全模块
传感模块
控制电源 电源 制电源 制电源
1 控
控制
控
电源系统
注：各模块之间通信尽可能采用同一总线协议，也可按需求采用不同的总线协议。
图1控制器模块化设计总体框图
5.2.3.2 主控模块 5.2.3.2.1功能要求
主控模块作为机器人控制器的核心模块，其设计应具备以下功能：
运动计算与轨迹规划； -机器人语言及操作命令的解释处理；人机交互控制；传感器信息处理；一故障检测与诊断; 总线通信；一日志信息记录。
5.2.3.2.2接口要求
主控模块接口应满足以下要求：
总线接口：模块之间的总线通信接口，接口形式见5.2.2.3；供电电源接口：模块的控制电源输人，电压要求见5.2.2.4。
5.2.3.2.3主控模块的总线交互信息
主控模块通过总线与上位机、驱动器、I/O模块、视觉模块、力控制等模块通信，总线交互信息应包括以下内容：
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