ICS 25.040.30 CCS L 67 中华人民共和国国家标准 GB/T 42983.3—2023 工业机器人 运行维护 第3部分：健康评估 Industrial robots-Operation and maintenance-Part 3 :Health assessment 2024-04-01实施 2023-09-07发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T 42983.3—2023 目 次 前言 引言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 健康评估流程 5 健康评估体系 5.1等级划分 5.2 指标体系 状态基线 6 6.1 基线测试 6.2 基线确定 6.3 基线更新 7健康评估方法 7.1 部件健康评估 7.2 工业机器人健康评估 7.3健康评估结果展示 附录A（资料性） 权重计算 参考文献· GB/T42983.3—2023 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 本文件是GB/T42983《工业机器人运行维护》的第3部分。GB/T42983已经发布了以下部分： —第1部分：在线监测； 第2部分：故障诊断； 一第3部分：健康评估； 一第4部分：预测性维护。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国机械工业联合会提出。 本文件由全国机器人标准化技术委员会（SAC/TC591）归口。 本文件起草单位：天津大学、北京机械工业自动化研究所有限公司、工业和信息化部电子第五研究 所、邀博（江苏）机器人有限公司、西安交通天学、北京工业大学、芜湖瑞思机器人有限公司、天津市泰森 数控科技有限公司、吉林大学、埃夫特智能装备股份有限公司、北京化工大学、佛山华数机器人有限公 司、广州智能装备研究院有限公司、昆明理工大学、广州数控设备有限公司、重庆固高科技长江研究院有 限公司、浙江钱江机器人有限公司、佛山隆深机器人有限公司、清华大学、哈工大机器人（合肥）国际创新 研究院、杭州亿恒科技有限公司、沈阳新松机器人自动化股份有限公司、上海交通天学、华中科技大学、 东莞市李群自动化技术有限公司、库卡机器人（上海）有限公司、常州检验检测标准认证研究院。 本文件起草人：王国锋、丁小健、雷亚国、王远航、杨书评、梁超、梅江平、王太勇、武通海、李乃鹏、 伍星、户满堂、王鹏、张旭东、杨凯、郭树言、肖永强、宋仲康、王华庆、胥永刚、崔玲丽、何佳龙、李国发、 唐刚、易廷昊、刘蕾、周健、王吉、莫冰、吴军、潘广泽、唐敬、杨剑锋、李小兵、黄创绵、尚斌、胡湘洪、 陆树汉、赵常均、周星、陶建峰、杨云帆、郭广廓、孟苓辉、莫文安、陈勃琛、彭湘涛、张建华、张锋、潮群、 曹军义、王勇、宁南北、张品佳、柳小勤、周文彪、吴迪、徐国、董光能、陈章位、徐晓丹、谈沛、王直荣。 Ⅲ GB/T42983.3—2023 引言 工业机器人是先进制造业中不可替代的重要装备，在支撑智能制造和提升生产效率方面发挥着重 要作用。工业机器人运维标准缺失、滞后和系统性不足等问题，会导致技术要求难以统一，产品质量缺 乏保证，影响产业的快速发展。 GB/T42983《工业机器人运行维护》通过监测工业机器人状态开展运行维护以提高工业机器人 的运行可靠性，保障用户利益，提升行业维保服务的价值，拟由四个部分组成。 第1部分：在线监测。目的是规范和确定工业机器人在线监测的术语、监测参数类型、监测项 目和监测方式等。 第2部分：故障诊断。目的是规范和确定工业机器人故障诊断流程、在线故障报警和离线测 试等。 第3部分：健康评估。目的是规范和确定工业机器人健康评估流程、健康评估体系和健康评估 一 方法等。 第4部分：预测性维护。目的是规范和确定工业机器人预测性维护的对象、预测方法、维护计 划和管理流程等。 IV GB/T42983.3—2023 工业机器人运行维护 第3部分：健康评估 1范围 本文件规定了工业机器人的健康评估流程、健康评估体系、状态基线、健康评估方法等。 本文件适用于工业机器人整机和部件的健康评估。 2规范性引用文件 2 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）适用干 本文件。 GB/T12642—2013工业机器人性能规范及其试验方法 GB/T42983.2一2023工业机器人运行维护第2部分：故障诊断 3 术语和定义 GB/T12642一2013界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 健康状态 healthstate 工业机器人的健康程度。 3.2 等级划分 gradation 健康状态的分级表述。 3.3 基线baseline 一个或一组描述符，它提供工业机器人在各种过程下正常状态的基准。 ［来源：GB/T20921—2007,10.1] 3.4 退化degradation 工业机器人/部件随着工作的持续，从状态良好到逐渐无法满足工作要求的过程。 注：表现为相关性能参数的持续下降。 3.5 健康评估 healthassessment 评估工业机器人健康状态的过程。 3.6 指标体系indexsystem 表征健康状态的指标集合及架构。 1 GB/T42983.3—2023 4健康评估流程 工业机器人的健康评估宜按照图1所示的流程进行： a) 根据工业机器人应用场景与功能特点，定义并划分健康等级； b) 构建工业机器人的健康评估指标体系； c) 根据工业机器人应用场景及工况特点，开展不同工况的基线测试，确立工业机器人状态基线； d) 根据在线监测获取的实测数据，利用状态基线，进行健康评估，并给出健康评估结果。 健康等级划分 健康评估指标体系建立 基线测试 基线 基线确定 史新 健康评估 部件健康 工业机器人 实测 数据 评估 健康评估 结果展示 图1工业机器人健康评估流程 5健康评估体系 5.1 等级划分 工业机器人的健康等级宜划分为完好、退化和故障，工业机器人健康等级划分如表1所示。 表1工业机器人健康等级划分 等级 健康等级 健康分数 工业机器人状态描述 完好 [80,100] 健康状态完好，各项指标均良好、稳定，工作质量优秀 2 退化 [60,80] 健康状态有所退化或逐渐不稳定，出现一定程度工作偏差 3 故障 [0,60] 出现异常征兆，工作质量差，甚至报警停机 5.2 指标体系 工业机器人健康评估的指标体系规定了指标选取基本原则和指标体系构建时宜选择的数据类 型，工业机器人健康评估体系如图2所示。 a）指标选取基本原则 工业机器人健康评估指标体系遵循以下原则： 1）全面性：构建能全面表征设备健康退化特性的完备指标集； 2）可测性：能够通过数学公式、测量仪器或试验统计等方法获得； 2 GB/T42983.3—2023 3）独立性：健康指标之间减少信息完余； 4） 适量性：选择的健康指标适量，对影响工业机器人健康状态的关键部件进行指标构建。 b) 指标体系构建 工业机器人健康评估指标体系根据控制器、驱动器、伺服电机和减速器等关键部件的测试数据 进行提取： 1） 控制器测试数据类型应包含转矩偏差、位置偏差和速度偏差等； 驱动器测试数据类型应包含电压、电流和温度等： 3） 伺服电机测试数据类型宜包含转矩、电流、转速和振动等； 减速器测试数据类型宜包含温度、声发射和振动等，其中振动和声发射的选用指标应符合 GB/T42983.22023的要求。 工业机器人健康状态 「组成 [结构 控制器 驱动器 何服电机 诚速器 [健康 转矩 速度 1指标 温度 电压 振动 振动 图2工业机器人健康评估体系 6状态基线 6.1基线测试 基线测试应符合GB/T12642一2013中6.2的要求，基线测试工况保持不变，因此状态基线的设定 需要考虑工业机器人工况，应在机器人出厂时做基线测试，并固定测试程序。 对于工况变化较少（如产线上较为固定的负载和节拍）的工业机器人，应设置一组或多组特定 a) 工况测试程序，在工业机器人正常状态下进行基线测试，采集测试过程的健康指标。在后续基 线确定时，一组特定工况应对应一个状态基线。 b）对于工况多变的工业机器人，在保证工业机器人正常的条件下，应选择一段时间内工业机器人 的实际作业进行基线测试，采集该时间段内工业机器人的健康指标值。在后续基线确定时，工 况多变的工业机器人宜考虑一种“平均”或“加权平均”的基线确定方法。 6.2基线确定 根据上述基线测试获得的各工况对应的健康指标，宜采用如下方法进行每个指标的健康基线确定。 a) 对于事件型指标，如报警状态、冲击事件等，一且发生即故障，健康基线为固定值。 b) 对于实时型指标，如温度、转矩、电流等，设备特定工况下的信号统计特征，在数据完备的情况 下该统计特征符合和近似符合正态分布。宜选用测试数据健康指标的均值为健康基线，距 离健康基线（标准差）处为退化基线距离健康基线3处为故障基线。均值和标准差的计算 见公式（1）和公式（2）。 (1) 3