前言
本标准由全国自动化系统与集成标准化技术委员会（SACTC159）提出并归口。
本标准起草单位：本标准主要起草人：
工业机器人运行效率评价方法
1范围
本标准规定工业机器人在制造环境中运行能耗测试、运行能耗限额制定、运行效率评价和持续改进方法。
本标准适用于串联型工业机器人运行过程能耗限额的制定与运行效率评价，以实现工业机器人运行过程中的能耗管控。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，根据本标准达成协议的各方研究同意使用这些文件最新版本的情况例外。凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 4863-机械制造工艺基本术语
GB/T 12642- 工业机器人 性能规范及其试验方法
GB/T 12644-2001 工业机器人 特性表示
GB/TXXXX工业机器人 能效评价导则
3术语和定义
GB/T 12643-、GB/TXXXX界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
工步 step
在加工表面（或转配时的连接表面、搬运时的工件）和加工（或装配、搬运）工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。
[GB/T 4863- 定义，3.4.3改]
3.2
工业机器人任务 taskof an industrial robot
工业机器人完成特定操作过程中，一系列工步的动作总和。
3.3
标准循环 standard cycle
标准工况下，工业机器人完成一个合格任务的过程。
3.4
工业机器人运行能耗标称值 nominal energy consumption of an industrial robot in operation
工业机器人重复完成多次标准循环所消耗能量的平均值。
3.5
工业机器人运行能耗限额 energy consumption allowance of an industrial robot in operation
工业机器人完成一个合格任务，允许消耗能量的最高值。
3.6
工业机器人运行能耗限额系数 energy consumption allowance ratio of an industrial robot inoperation
工业机器人运行能耗标称值与工业机器人运行能耗限额的比值。
3.7
运行轨迹优化 operationtrajectory optimization
根据一个（或几个）判据，对运行过程中工业机器人末端轨迹进行最佳方案的选择。
3.8
匹配性优化 compatibilityoptimization
根据一个（或几个）判据，对执行特定任务所用工业机器人最佳方案的选择。
4标准循环运行能耗的测试方法
4.1测试要求
测试涉及的测试设备、测试环境及操作要求应符合GB/T XXXX 《工业机器人 能效评价导则》中第4章的规定。
4.2标准循环能耗测试
通过以下步骤测试工业机器人运行能耗测试
a)确定工业机器人运行能耗测试的标准循环任务、工艺方案；
b)根据标准循环任务、工艺参数及机器人末端执行器轨迹，通过示教编程、人工输入数据或离线编程的方法编写工业机器人运行程序；
c)安装工业机器人末端执行器，设定标准生产工况；
d)将能耗测试设备接入工业机器人主电源；
e)打开工业机器人主电源，使能工业机器人各电机；
f)执行工业机器人运行程序；
g)下使能工业机器人各电机，关闭工业机器人主电源。
4.3标准循环运行能耗测试结果
通过能耗测试设备测量工业机器人在运行能耗测试中的总能耗。如果能耗测试设备无法直接测量运行能耗测试中的总能耗，则可根据能耗测试设备获取的工业机器人功率曲线，如图1所示，计算标准循环工业机器人运行总能耗：
图 1 运行能耗测试功率曲线示意图
5运行总能耗限额的制定方法
5.1概述
在工业机器人标准循环运行能耗的基础上，充分考虑工业机器人实际情况，建立工业机器人运行能耗限额计算方法。
5.2运行能耗标称值
选取标准工况，进行工业机器人运行能耗测试，计算十次测试总能耗的平均值，为运行能耗标称值。
5.3运行能耗限额系数
由于实际生产过程中，工业机器人的开机率、使用率及工序质量合格率等因素，会导致一个生产周期内单个工作循环的实际能耗高于运行能耗标称值。定义运行能耗限额系数用于度量在制度工时或班次时间内，在工业机器人开机率、使用率及工序质量合格率影响下，工业机器人用于有效生产的能量和总能耗的比率，按公式（2）计算
5.4运行能耗限额值
工业机器人运行能耗限额用于限定工业机器人完成一个合格任务允许消耗能量的最高值。运行能耗限额值通过式（3）计算：
6运行效率评价与持续改进
6.1概述
工业机器人运行效率受工业机器人运行的工况、工艺设备、工艺参数及合格率等诸多因素影响，并从工业工业机器人运行能耗进行体现，通过对以上因素进行优化，可以促进工业机器人运行能耗限额值的持续改进，提升工业机器人运行效率，为工业机器人的节能运行提供指导。
6.2持续改进原则
6.2.1先进性原则：工业机器人运行限额制定者应参考国内外先进工艺方案、工艺路线，力求对工业机器人运行参数、工艺路线优化的先进性；改进后运行能耗限额值应低于改进前运行能耗限额值。
6.2.2准确性原则：对运行能耗标称值测量力求准确；对运行能耗限额系数设定方法应该力求可观合理，符合实际情况。
6.2.3适用性原则：对能耗限额值改进应和实际情况适应，力求简单适用。
6.3改进方法
工业机器人运行能耗主要受机器人运行轨迹、工况影响，进而影响工业机器人运行效率，根据实际情况可采用以下优化方法，也可采用下述方法组合或集成的方法：
l轨迹优化：对工业机器人的轨迹进行优化，合理规划其运动路径和运行速度。避免过于频繁的加减速，增强轨迹的平滑性，并选择恰当的空间运动曲线，降低机器人运行能耗标称值，进而降低运行能耗限额；
l匹配性优化：工业机器人处于额定负载时，不仅可以充分满足性能要求，而且电机容量的利用率很高，此时机器人能量利用率较高，要尽量避免大负载机器人应用于轻量型场合；
l质量优化：优化生产过程中的工艺参数，提高成品的合格率，有利于提高能耗限额系数，降低运行能耗限额。
6.4运行效率评价与持续改进流程
工业机器人运行效率评价与持续改进流程如下（见图2）：
a)确定工业机器人运行任务、生产节拍及工艺方案；
b)通过标准循环运行能耗测试确定运行能耗标称值；
c)选定特定工作时段，测量该工作时段工业机器人运行总能耗、完成任务数及任务合格率，并按照公式（2）工业机器人运行能耗限额系数；
d)根据运行能耗标称值和运行能耗限额系数，按照公式（3）计算运行能耗限额值；
e)从工艺方案优化、设备匹配性优化及质量优化方面，对任务工艺方案、工况进行优化，实现运行能耗限额的持续改进。
图 2运行效率评价与持续改进流程
附录A
（资料性附录）
运行效率评价实例
本附录以某型号工业机器人打磨某箱体任务为实例，说明工业机器人运行能效评价方法。制定步骤如下：
a)标准循环运行能耗测试
根据箱体打磨产品要求，确定工业机器人的打磨任务、工艺方案；确定打磨工艺参数及工艺路线，通过示教编程方法编写工业机器人运行程序；安装工业机器人末端执行器，设置标准打磨工况，并将功率分析HIOKI-3390接入工业机器人主电源；打开工业机器人主电源，使能工业机器人各电机，执行工业机器人打磨程序，完成后记录工业机器人打磨过程中功率曲线。如图A.1所示：
图 A.1 持续改进前标准循环运行功率曲线
根据IRB4600工业机器人打磨箱体任务特点，可以将任务划分为四个工步,如图A.1所示.按照公式（1），可计算出工业机器人标准循环运行能耗。
图 A.2 持续改进后标准循环运行功率曲线
（来源：国家机器人标准化总体组）
