K32中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)性能評(píng)估與測試E國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)GB／T39360—2020前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)性能模型 4.2工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)性能模型 5特性說明 5.5擴(kuò)展性及開放性 6測試評(píng)價(jià)方法 6.2易用性測試評(píng)價(jià) 6.3維護(hù)性測試評(píng)價(jià) 6.4功能性測試評(píng)價(jià) 6.5實(shí)時(shí)性測試評(píng)價(jià) 6.6擴(kuò)展性與開放性測試評(píng)價(jià) 6.7可靠性測試評(píng)價(jià) 6.8安全性測試評(píng)價(jià) 7測試文檔集要求 8符合性評(píng)價(jià)細(xì)則 附錄A（資料性附錄）機(jī)器人操作系統(tǒng) 參考文獻(xiàn) ⅠGB／T39360—2020本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國自動(dòng)化系統(tǒng)與集成標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC159)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：上海電器科學(xué)研究院、固高科技（深圳）有限公司、安徽配天機(jī)器人技術(shù)有限公司、哈工大機(jī)器人（合肥）國際創(chuàng)新研究院、廣州智能裝備研究院有限公司、上海電器科學(xué)研究所（集團(tuán)）有限公司、山東魯能智能技術(shù)有限公司、青島鋼鐵俠科技有限公司、湖南省產(chǎn)商品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院、上海添唯認(rèn)證技術(shù)有限公司、上海新時(shí)達(dá)機(jī)器人有限公司、北京航空航天大學(xué)、成都卡諾普自動(dòng)化控制技術(shù)有限公司、中國電子科技集團(tuán)公司第三十二研究所、上海電器設(shè)備檢測所有限公司、上海機(jī)器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院。1GB／T39360—2020工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)性能評(píng)估與測試本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)性能模型、性能指標(biāo)、測試評(píng)價(jià)方法、測試文檔集要求和符合性評(píng)價(jià)細(xì)則。本標(biāo)準(zhǔn)適用于工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，可供工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)人員、測試人員以及評(píng)價(jià)人員等使用。注：本標(biāo)準(zhǔn)不指定達(dá)到評(píng)定等級(jí)或依從性等級(jí)的測度值域，因?yàn)槊總€(gè)性能指標(biāo)的值取決于使用環(huán)境和用戶需要。-些屬性可能有理想值范圍，這些值取決于如人類認(rèn)知因素的-般因素，而不是特定用戶需要。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T7826—2012系統(tǒng)可靠性分析技術(shù)失效模式和影響分析(FMEA)程序GB/T7829—1987故障樹分析程序GB11291.1—2011工業(yè)環(huán)境用機(jī)器人安全要求第1部分：機(jī)器人GB/T12642—2013工業(yè)機(jī)器人性能規(guī)范及其試驗(yàn)方法故障樹分析(3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)控制的、可重復(fù)編程多用途的操作機(jī)，可對(duì)三個(gè)或三個(gè)以上軸進(jìn)行編程，它可以是固定式或移動(dòng)式。在工業(yè)自動(dòng)化中使用。注1：工業(yè)機(jī)器人包括：—操作機(jī)，含制動(dòng)器；—控制器，含示教器和某些通信接口。注2：包括某些集成的附加軸。[GB/T12643—2013,定義2.9]。3.2插補(bǔ)對(duì)特定曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)密化的過程。3.3通信機(jī)器控制柜內(nèi)部、機(jī)器人控制柜與本體以及機(jī)器人與外部設(shè)備之間的信息數(shù)據(jù)交互。：機(jī)器人的通信協(xié)議包括等。2GB／T39360—20203.4質(zhì)量實(shí)體特性的總和，表示實(shí)體滿足明確或隱含要求的能力。3.5質(zhì)量模型定義的特征集以及它們之間的關(guān)系集，為規(guī)約質(zhì)量需求以及評(píng)價(jià)質(zhì)量提供了-個(gè)框架。[GB/T25000.10—2016,定義3.18]3.6評(píng)價(jià)v決定某產(chǎn)品、項(xiàng)目、活動(dòng)或服務(wù)是否符合它的規(guī)定的準(zhǔn)則的過程。3.7屬性實(shí)體的固有性質(zhì)或特性，可由人工或自動(dòng)化手段進(jìn)行定量或定性地辨別。[GB/T25000.10—2016,定義3.2]3.8實(shí)體具有屬性特征的對(duì)象。示例：-個(gè)對(duì)象可能是過程、產(chǎn)品、項(xiàng)目或資源等。3.9測量使用-種度量，把標(biāo)準(zhǔn)值（可以是數(shù)或類別）賦予實(shí)體的某個(gè)屬性。[GB/T11457—2006,定義2.924]指標(biāo)衡量目標(biāo)的單位或方法。想要達(dá)到的目的或想獲得的結(jié)果。任務(wù)在多道程序或多進(jìn)程環(huán)境中，由計(jì)算機(jī)完成的基本工作元，是由控制系統(tǒng)處理的-個(gè)或多個(gè)指令序列；或由操作員完成的-種基本工作單位。故障計(jì)算機(jī)程序中的不正確的步驟、過程或數(shù)據(jù)定義。[GB/T25000.51—2016,定義4.1.8]失效系統(tǒng)或部件不能按規(guī)定的性能要求執(zhí)行所要求的功能。[GB/T11457—2006,定義2.601]異常引起正常程序執(zhí)行掛起的事件。3GB／T39360—2020注：類型包括：尋址異常、數(shù)據(jù)異常、操作異常、溢出異常、保護(hù)異常和下溢異常。[GB/T11457—2006,定義2.575]危險(xiǎn)對(duì)設(shè)備、操作人員或環(huán)境具有產(chǎn)生傷害的潛能。硬件在環(huán)仿真半實(shí)物仿真以實(shí)時(shí)處理器運(yùn)行仿真模型來模擬受控對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)，通過I/O接口與被測對(duì)象相連接。工作空間允許機(jī)器人工具或法蘭工作的空間，機(jī)器人-旦移出會(huì)出現(xiàn)報(bào)警停止。障礙物空間不允許機(jī)器人工具或法蘭進(jìn)入的空間，機(jī)器人-旦進(jìn)入就會(huì)報(bào)警停止。受監(jiān)控空間處于監(jiān)控狀態(tài)下的機(jī)器人工具或法蘭所達(dá)空間，機(jī)器人進(jìn)入該空間會(huì)輸出信號(hào)。3.21用戶文檔提供用戶安裝和設(shè)置控制系統(tǒng)的軟件的指導(dǎo)手冊。測試文檔用于驗(yàn)證軟件或用戶文檔的完整性、正確性、-致性、易理解性和易瀏覽性的文檔。4工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)性能模型根據(jù)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，在軟件質(zhì)量模型的基礎(chǔ)上建立控制系統(tǒng)性能模型，工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)性能模型是進(jìn)行性能評(píng)估與測試的依據(jù)。工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)性能模型由-些特性構(gòu)成，每個(gè)特性可進(jìn)-步被分解為子特性。在實(shí)際評(píng)測中，應(yīng)根據(jù)具體檢測對(duì)象選擇相應(yīng)的特性以及每個(gè)特性對(duì)應(yīng)的屬性組合。要對(duì)某個(gè)特性／子特性進(jìn)行測評(píng)，除非可直接測評(píng)，否則應(yīng)標(biāo)識(shí)那些覆蓋該特性／子特性的-組屬性，獲得每個(gè)屬性的測評(píng)結(jié)果，并通過計(jì)算把它們組合起來，以形成對(duì)該特性／子特性的總體評(píng)價(jià)結(jié)果。4.2工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)性能模型控制系統(tǒng)性能模型由7個(gè)特性組成：易用性、維護(hù)性、功能性、實(shí)時(shí)性、擴(kuò)展及開放性、可靠性、安全性。每個(gè)特性可進(jìn)-步分解為多個(gè)子特性，如易用性包含可辨識(shí)性、易學(xué)性、易操作性、用戶差錯(cuò)防御性、用戶界面舒適性、易訪問性、易用性的依從性7個(gè)子特性。如圖1所示。本標(biāo)準(zhǔn)第5章對(duì)性能模型中的每個(gè)特性給出了說明。4GB／T39360—2020圖1工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)性能模型特性說明易用性的說明參見GB/T25000.10—2016中維護(hù)性的說明參見GB/T25000.10—2功能性為指定條件下使用時(shí)，控制系統(tǒng)提供滿足明確和隱含要求功能的程度。功能完備性為指定的任務(wù)和用戶目標(biāo)的覆蓋程度。工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性指標(biāo)包括軌跡準(zhǔn)確度、位姿準(zhǔn)確度、速度準(zhǔn)確度。5GB／T39360—2020補(bǔ)償精度為工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)器人本體模型、減速比、工具設(shè)定值、初始零位等誤差的補(bǔ)償能力，通常以位姿準(zhǔn)確度、軌跡準(zhǔn)確度、TCP繞點(diǎn)精度來衡量補(bǔ)償精度。其中TCP繞點(diǎn)精度表示機(jī)器人分別繞TCP原始位置與實(shí)到位置集群重心之差。節(jié)拍為機(jī)器人完成指定軌跡運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間，表示機(jī)器人控制系統(tǒng)在確保上述準(zhǔn)確性的情況下，具有可以發(fā)揮電機(jī)及機(jī)械最大效率，使機(jī)器人保持高速運(yùn)動(dòng)節(jié)拍的功能。平順性表示機(jī)器人控制系統(tǒng)所具有規(guī)劃機(jī)器人在連續(xù)多段軌跡運(yùn)動(dòng)的過程中，降低速度波動(dòng)、軌跡抖動(dòng)的能力。平順性要求機(jī)器人的規(guī)劃軌跡函數(shù)應(yīng)連續(xù)且平滑，需考慮運(yùn)動(dòng)學(xué)約束及動(dòng)力學(xué)約束。運(yùn)動(dòng)學(xué)約束包括位置、速度、加速度的約束，動(dòng)力學(xué)約束包括關(guān)節(jié)力矩、慣性等動(dòng)力學(xué)因素，因此機(jī)器人的動(dòng)作平順性包括軌跡、速度、加速度的平順性，平順性通過軌跡準(zhǔn)確度和軌跡重復(fù)性指標(biāo)來表示。機(jī)器人按程序設(shè)定的恒定軌跡速度無延時(shí)的從-條軌跡轉(zhuǎn)到另-條軌跡的行為。路徑混合特性采用拐角偏差來表示。機(jī)器人控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性表示當(dāng)外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)，能夠接受并以足夠快的速度予以處理，其處理的結(jié)果又能在規(guī)定的時(shí)間之內(nèi)做出快速響應(yīng)，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)-致運(yùn)行的能力。機(jī)器人系統(tǒng)任務(wù)分實(shí)時(shí)性任務(wù)和非實(shí)時(shí)性任務(wù)，實(shí)時(shí)性任務(wù)又分實(shí)時(shí)周期性任務(wù)如系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控任務(wù)、伺服接口任務(wù)、I/O接口任務(wù)等，實(shí)時(shí)非周期性任務(wù)包括機(jī)器人插補(bǔ)運(yùn)算器任務(wù)等，非實(shí)時(shí)性任務(wù)如設(shè)備接口管理任務(wù)等。實(shí)時(shí)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括但不限于圖2所示性能指標(biāo)。圖2實(shí)時(shí)性指標(biāo)注：工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)參見附錄A。6GB／T39360—2020周期性響應(yīng)通過測量信號(hào)抖動(dòng)反映軟件性能，包括插補(bǔ)周期、通訊周期。注：抖動(dòng)是對(duì)信號(hào)時(shí)域變化的測量結(jié)果，它從本質(zhì)上描述信號(hào)周期距離其理想值的偏差，時(shí)間抖動(dòng)被定義為高速信號(hào)邊沿到來時(shí)刻與理想時(shí)刻的偏差。非周期性實(shí)時(shí)性的測試從整體出發(fā)，其響應(yīng)時(shí)間包含系統(tǒng)處理時(shí)間、數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間和呈現(xiàn)時(shí)間。非周期性響應(yīng)事件包括控制穩(wěn)定性、制動(dòng)控制裝置意外操作防護(hù)響應(yīng)時(shí)間、急停響應(yīng)時(shí)間、保護(hù)性停止響應(yīng)時(shí)間、開機(jī)自檢時(shí)間、故障檢測時(shí)間。被控制對(duì)象從某-速度加速或減速到另-速度所用時(shí)間的不-致程度。5.4.3.3制動(dòng)控制裝置意外操作防護(hù)響應(yīng)時(shí)間按GB11291.1—2011中5.3.2的要求，從防止意外操作的致動(dòng)控制裝置觸發(fā)到系統(tǒng)控制邏輯完成控制指令響應(yīng)的時(shí)間。從急停功能被觸發(fā)到系統(tǒng)控制邏輯切斷機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)源、中止所有的危險(xiǎn)的操作的時(shí)間。5.4.3.5保護(hù)性停止響應(yīng)時(shí)間從保護(hù)性停止條件滿足到系統(tǒng)控制邏輯成保護(hù)停止操作的時(shí)間。按GB11291.1—2011中5.3.3的要求，正?；虍惓Ｉ想姾?，軟件應(yīng)能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成開機(jī)初始化和上電自檢或復(fù)位自檢，可適用于控制器（含伺服系統(tǒng)）、示教器、致動(dòng)控制裝置中單個(gè)或多個(gè)對(duì)象，即為開機(jī)自檢時(shí)間。按GB11291.1—2011中5.3.3的要求，特別關(guān)注的故障出現(xiàn)后，故障檢測時(shí)間為故障引起危害前，軟件能檢測出故障并執(zhí)行相應(yīng)的故障處理邏輯的最短的時(shí)間。產(chǎn)生故障的對(duì)象包括控制器（含伺服系統(tǒng)）、示教器、致動(dòng)控制裝置中單個(gè)或多個(gè)對(duì)象。5.5擴(kuò)展性及開放性機(jī)器人控制系統(tǒng)的擴(kuò)展性為擴(kuò)展新功能的容易程度，系統(tǒng)具有功能擴(kuò)展能力。機(jī)器人控制系統(tǒng)的開放性為具有二次開發(fā)接口，在接口函數(shù)內(nèi)完成機(jī)器人路徑規(guī)劃、速度規(guī)劃、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解模塊等。7GB／T39360—2020機(jī)器人控制系統(tǒng)可以對(duì)輸入信息進(jìn)行檢查，具有使其不超出限定范圍的功能，具備對(duì)誤操作或異常輸入的識(shí)別、定位、記錄與防范的能力，確保工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)在存在單-硬件或軟件故障的情況下仍能正?；蚪导?jí)工作。包括對(duì)外部輸入指令、輸入?yún)?shù)進(jìn)行有效性檢查，對(duì)外部輸入I/O信號(hào)進(jìn)行濾波處理和抗干擾功能。機(jī)器人控制系統(tǒng)可恢復(fù)性為在發(fā)生中斷或失效的情況時(shí)，能夠恢復(fù)直接受影響的數(shù)據(jù)并重建期望的系統(tǒng)狀態(tài)的功能。工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件應(yīng)具有在掉電重啟后恢復(fù)對(duì)機(jī)器人本體的控制能力，根據(jù)使用場景保持在掉電時(shí)刻位置并發(fā)出報(bào)警或恢復(fù)至安全工況。機(jī)器人控制系統(tǒng)在采集到控制過程中的故障或在異常情況下，能做出故障處理響應(yīng)，同時(shí)能夠?qū)收闲畔⑦M(jìn)行記錄和報(bào)告。示例：機(jī)器人控制系統(tǒng)能檢測到報(bào)告本體位姿的傳感器故障，并及時(shí)停止本體運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人控制系統(tǒng)應(yīng)具備的限位保護(hù)能力，確保機(jī)械臂或運(yùn)動(dòng)部件達(dá)到異常位置或超出特定運(yùn)行空間時(shí)能夠及時(shí)停止或做出危險(xiǎn)規(guī)避動(dòng)作。示例：軟件檢測到限位傳感器信號(hào)有效時(shí)，機(jī)器人控制系統(tǒng)能夠執(zhí)行保護(hù)措施，避免在限位方向繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人控制系統(tǒng)應(yīng)具備空間監(jiān)控能力，所監(jiān)控的空間類型有工作空間、障礙物空間、受監(jiān)控空間等。按GB11291.1—2011中5.3.5的要求，應(yīng)確保本機(jī)示教器盒或其他示教盒裝置控制下的機(jī)器人不能被任何別的控制源啟動(dòng)其運(yùn)動(dòng)或改變本機(jī)控制方式。機(jī)器人控制系統(tǒng)應(yīng)具備啟動(dòng)保護(hù)性停止電路的功能，能夠在檢測到危險(xiǎn)狀況（逼近安全距離或超出降速速度門限等）、通信鏈路故障等情況下停止機(jī)器人本體的運(yùn)動(dòng)。6測試評(píng)價(jià)方法工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)功能性特性的測試方法有如下幾種：視覺檢查；實(shí)際試驗(yàn)；8GB／T39360—2020測量；分析相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙［結(jié)構(gòu)化分析或大致瀏覽電路圖設(shè)計(jì)（包括電氣、氣動(dòng)、水動(dòng)等）和相關(guān)說仿真測試；硬件在環(huán)仿真。在進(jìn)行硬件在環(huán)仿真測試前，應(yīng)搭建硬件在環(huán)仿真測試平臺(tái)，平臺(tái)硬件主要包括實(shí)時(shí)硬件系統(tǒng)、外圍硬件（含伺服、電機(jī)以及可變慣量負(fù)載盤）、綜合信號(hào)管理系統(tǒng)等，平臺(tái)軟件搭載嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，運(yùn)行機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型等仿真模型；同時(shí)，應(yīng)確保硬件在環(huán)仿真測試平臺(tái)滿足工業(yè)機(jī)器人多軸同步控制周期、關(guān)節(jié)伺服解算周期、總線通信速率等參數(shù)滿足控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。6.2易用性測試評(píng)價(jià)易用性測試評(píng)價(jià)方法參見ISO/IEC25023:2016中8.5。工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)易用性測試評(píng)價(jià)應(yīng)考慮機(jī)器人使用中實(shí)用性功能，如離線編程功能、應(yīng)用程序?qū)雽?dǎo)出功能、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換及選擇等。6.3維護(hù)性測試評(píng)價(jià)維護(hù)性測試評(píng)價(jià)方法參見ISO/IEC25023:2016中8.8。工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)維護(hù)性測評(píng)應(yīng)考慮連桿參數(shù)(DH)修正、關(guān)節(jié)軸校準(zhǔn)、減速比修正等。6.4功能性測試評(píng)價(jià)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)功能完備性測試評(píng)價(jià)方法如表1所示。表1工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)功能完備性測試評(píng)價(jià)表序號(hào)功能類型功能描述測試方法b測試結(jié)果1多機(jī)器人類型支持多種機(jī)器人類型，并具備模型擴(kuò)展性a是否□2運(yùn)動(dòng)模式關(guān)節(jié)空間點(diǎn)位，笛卡爾空間點(diǎn)位，笛卡爾空間直線，圓弧及其他自定義模式B是否□3運(yùn)動(dòng)規(guī)劃使運(yùn)動(dòng)具有位置與時(shí)間的相關(guān)函數(shù)連續(xù)多階可導(dǎo)的特性是否□4坐標(biāo)系計(jì)算支持機(jī)座坐標(biāo)系、絕對(duì)坐標(biāo)系，工具坐標(biāo)系，是否□機(jī)械接口坐標(biāo)系5路徑混合實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在多樣條曲線之間的不停頓圓滑過渡是否□6多個(gè)擴(kuò)展軸支持機(jī)器人控制系統(tǒng)應(yīng)具有規(guī)劃多個(gè)外部擴(kuò)展軸的功能是否□7插補(bǔ)機(jī)器人控制系統(tǒng)支持直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、樣條曲線插補(bǔ)是否□a支持多種機(jī)器人類型包括-套控制系統(tǒng)可支持不同規(guī)格的機(jī)器人本體。9GB／T39360—2020評(píng)估與測試方法可以采用如下方法：仿真測試(E)。按GB/T12642—2013確定的測試軌跡的規(guī)劃數(shù)據(jù)取出，位姿準(zhǔn)確度、軌跡準(zhǔn)b)硬件在環(huán)仿真(F)。通過將被測件接入半實(shí)物仿真平臺(tái)的方式，其余條件同a)仿真測試。評(píng)估與測試方法可以采用如下方法：仿真測試(E):1)軌跡準(zhǔn)確度、軌跡重復(fù)性：按GB/T12642—2013中8.2、8.3分別對(duì)樣機(jī)進(jìn)行測試。繞點(diǎn)精度：設(shè)置機(jī)器人工作坐標(biāo)系為工具坐標(biāo)系，控制機(jī)器人繞x、y、狕軸旋轉(zhuǎn)，應(yīng)盡可能使機(jī)器人沿各軸旋轉(zhuǎn)到達(dá)正負(fù)極限，在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)軸切換時(shí)，機(jī)器人應(yīng)返回到初始位姿，每軸旋轉(zhuǎn)過程中通過符合GB/T12642—2013中測量設(shè)備均勻采樣30個(gè)點(diǎn)。計(jì)算方法按GB/T12642—2013中7.2.1中位置準(zhǔn)確度的計(jì)算公式。試驗(yàn)條件匯總見表2。表2TCP繞點(diǎn)精度試驗(yàn)條件速度位姿循環(huán)次數(shù)額定負(fù)載額定速度額定速度額定速度額定負(fù)載（選用）額定速度額定速度額定速度a按GB/T12642—2013中圖6。3)結(jié)果記錄：應(yīng)記錄樣機(jī)及負(fù)載的相關(guān)配置，應(yīng)按GB/T12642—2013中附錄C進(jìn)行結(jié)果記錄。b)硬件在環(huán)仿真(F)。通過將被測件接入半實(shí)物仿真平臺(tái)的方式，其余條件同a)。評(píng)估與測試方法可以采用如下方法：仿真測試(E)。在仿真模式下通過對(duì)典型運(yùn)動(dòng)軌跡見表3進(jìn)行規(guī)劃運(yùn)動(dòng)，在確保運(yùn)動(dòng)有效的前提下，盡量提高運(yùn)動(dòng)節(jié)拍，計(jì)算所有循環(huán)次數(shù)的平均時(shí)間為節(jié)拍。b)硬件在環(huán)仿真(F)。通過將被測件接入半實(shí)物仿真平臺(tái)的方式，其余條件同a)。GB／T39360—2020表3節(jié)拍試驗(yàn)條件速度位姿a循環(huán)時(shí)間額定負(fù)載額定速度額定速度額定速度節(jié)拍最優(yōu)的位姿或E1—E4—E3—E2［與GB/T12642—可達(dá)的情況下應(yīng)覆蓋典型的長度為25--)-100mm(E3E2)]連續(xù)運(yùn)行120h額定負(fù)載（選用）額定速度額定速度額定速度連續(xù)運(yùn)行120h評(píng)估與測試方法可以采用如下方法：仿真測試(E)。獲取機(jī)器人控制系統(tǒng)規(guī)劃數(shù)據(jù)，按GB/T12642—2013中8.2、8.3分別測試軌跡準(zhǔn)確度和軌跡重復(fù)性，按照8.6測試軌跡速度特性。b)硬件在環(huán)仿真(F)。通過將被測件接入半實(shí)物仿真平臺(tái)的方式，其余條件同a)。評(píng)估與測試方法可以采用如下方法：仿真測試(E)。獲取機(jī)器人控制系統(tǒng)規(guī)劃數(shù)據(jù)，仿真測試按GB/T12642—2013中8.5的試驗(yàn)條件和計(jì)算方法來測試拐角偏差。b)硬件在環(huán)仿真(F)。通過將被測件接入半實(shí)物仿真平臺(tái)的方式，其余條件同a)。6.5實(shí)時(shí)性測試評(píng)價(jià)周期性響應(yīng)測試的準(zhǔn)備工作如下：測量工具：1)示波器：要求具有足夠的帶寬、信噪比、分辨率、時(shí)間準(zhǔn)確度、信號(hào)保真度；2)誤碼率測試儀：時(shí)間抖動(dòng)(會(huì)導(dǎo)致接收誤碼，反過來，測得誤碼率可以推出的特性。1)使用示波器的采集方法：示波器內(nèi)部往往采用軟件的時(shí)鐘恢復(fù)手段得到理想的邊沿時(shí)刻，當(dāng)然也可以采用外部高品質(zhì)時(shí)鐘源觸發(fā)作為理想邊沿時(shí)刻，此時(shí)示波器可以通過疊加生成眼圖。通過對(duì)眼圖的分析，從而得到的各種參數(shù)。2)使用誤碼率測試儀的采集方法：通常采用兩個(gè)通道，將其中-個(gè)通道保持在眼圖的中心位置，使用另-個(gè)通道完成誤碼率測試。通過誤碼率分析儀可以對(duì)眼圖各個(gè)方向上進(jìn)行掃描，得到眼圖的清晰輪廓，對(duì)于分析Jitter可以提供很多有價(jià)值的數(shù)據(jù)。處理方法1)統(tǒng)計(jì)特性和統(tǒng)計(jì)直方圖：如前述的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等參數(shù)；GB／T39360—20202)時(shí)間曲線和頻率譜；3)眼圖。產(chǎn)品或系統(tǒng)執(zhí)行其功能時(shí)，所使用資源數(shù)和類型滿足需求的程度。機(jī)器人控制系統(tǒng)規(guī)劃周期以最小精確定時(shí)精度為基本單位的整數(shù)倍，且運(yùn)動(dòng)規(guī)劃任務(wù)不能被中斷。保持較低的CPU占用率。在被測件執(zhí)行功能時(shí)，將其接入半實(shí)物仿真測試平臺(tái)，驗(yàn)證其滿足需求的程度。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件跟硬件之間的通訊遵循插補(bǔ)周期的準(zhǔn)確性，包括運(yùn)行規(guī)劃軟件的CPU和運(yùn)動(dòng)控制器MCU之間通訊周期、運(yùn)動(dòng)控制器MCU和伺服驅(qū)動(dòng)器MCU之間的通訊周期、或者運(yùn)行規(guī)劃軟件的CPU和伺服驅(qū)動(dòng)器MCU之間的通訊周期都應(yīng)保持穩(wěn)定的通訊周期。通過將其接入半實(shí)物仿真測試平臺(tái)的方式，驗(yàn)證其遵循插補(bǔ)周期的準(zhǔn)確性。非周期響應(yīng)測試通過硬件在環(huán)仿真的方式進(jìn)行，測試項(xiàng)目包括控制穩(wěn)定性、制動(dòng)控制裝置意外操作防護(hù)響應(yīng)時(shí)間、急停響應(yīng)時(shí)間、保護(hù)性停止響應(yīng)時(shí)間、開機(jī)自檢時(shí)間和故障檢測時(shí)間。通過上位機(jī)設(shè)置伺服電機(jī)以最大轉(zhuǎn)速運(yùn)行，用示波器觀察電機(jī)電流波形，記錄從0加速到穩(wěn)定的時(shí)間或從某-速度減至另-速度時(shí)間。6.5.2.3制動(dòng)控制裝置意外操作防護(hù)響應(yīng)時(shí)間在高資源占用的條件下，基于意外防護(hù)功能測試，在程序中預(yù)置監(jiān)控點(diǎn)，通過示波器或者其他測量設(shè)備，對(duì)輸入、輸出監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行測量，獲取并判斷其響應(yīng)時(shí)間是否滿足規(guī)定。在高資源占用的條件下，基于急停功能測試，在程序中預(yù)置監(jiān)控點(diǎn)，通過示波器或者其他測量設(shè)備，對(duì)輸入、輸出監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行測量，獲取并判斷其響應(yīng)時(shí)間是否滿足規(guī)定。6.5.2.5保護(hù)性停止響應(yīng)時(shí)間在高資源占用的條件下，基于保護(hù)性停止功能測試，在程序中預(yù)置監(jiān)控點(diǎn)，通過示波器或者其他測量設(shè)備，對(duì)輸入、輸出監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行測量，獲取并判斷其響應(yīng)時(shí)間是否滿足規(guī)定。針對(duì)上電初始化過程，在程序中預(yù)置監(jiān)控點(diǎn)，通過示波器或者其他測量設(shè)備，對(duì)輸入、輸出監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行測量，在不同初始化情況下，包括正常上電、復(fù)位重啟、設(shè)備故障上電等，獲取并判斷其上電初始化時(shí)間是否滿足規(guī)定?；诠收喜杉c防護(hù)功能測試，在程序中預(yù)置監(jiān)控點(diǎn)，通過示波器或者其他測量設(shè)備，對(duì)輸入、輸出GB／T39360—2020監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行測量，獲取并判斷其故障出現(xiàn)到觸發(fā)相關(guān)故障邏輯的時(shí)間是否滿足規(guī)定。6.6擴(kuò)展性與開放性測試評(píng)價(jià)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)擴(kuò)展性測試評(píng)價(jià)方法如表4所示。表4擴(kuò)展性測試評(píng)價(jià)表序號(hào)屬性屬性描述測試方法a測試結(jié)果1現(xiàn)場總線支持檢查是否支持所聲稱的總線協(xié)議B是否□2工藝模塊檢查是否支持工藝模塊擴(kuò)展功能是否□3外部附加軸檢查是否支持外部附加軸以及所支持?jǐn)U展的軸的數(shù)量是否□4外部執(zhí)行設(shè)備檢查是否支持外部執(zhí)行設(shè)備接入是否□工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)二次開放性的測試評(píng)價(jià)方法如表5所示。表5二次開放性測試評(píng)價(jià)表序號(hào)屬性屬性描述測試方法a測試結(jié)果1二次開發(fā)接口檢查是否具有二次開發(fā)接口，在接口函數(shù)內(nèi)完成機(jī)器人路徑規(guī)劃、速度規(guī)劃、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解模塊等D是否□2數(shù)據(jù)輸入輸出接口檢查是否對(duì)用戶開放不同運(yùn)動(dòng)模式下的數(shù)據(jù)輸入輸出接口是否□3計(jì)算檢查是否允許用戶針對(duì)不同機(jī)器人模型進(jìn)行計(jì)算D是否□4工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口檢查是否支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口是否□5驅(qū)動(dòng)程序檢查是否具備二次開發(fā)所用的驅(qū)動(dòng)程序D是否□6.7可靠性測試評(píng)價(jià)容錯(cuò)性的測試步驟如下：1)識(shí)別出機(jī)器人控制系統(tǒng)需要處理的外部輸入種類，包括通信總線、離散量、模擬量、共享內(nèi)存、全局變量、消息隊(duì)列、數(shù)據(jù)庫、配置文件以及人機(jī)交互等；GB／T39360—20202)分析外部輸入中可能存在的異常情況以及機(jī)器人控制系統(tǒng)的處理邏輯；示例1：屏蔽非法輸入并保持當(dāng)前狀態(tài)、對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行中值濾波和毛刺去除等。3)分析可能由外部輸入的異常變化觸發(fā)的工作狀態(tài)或控制邏輯的容錯(cuò)保護(hù)。示例2：不可中斷的動(dòng)作執(zhí)行過程中的不響應(yīng)與當(dāng)前動(dòng)作相沖突的控制命令、互鎖控制邏輯不滿足時(shí)的狀態(tài)保持等。測試方法。針對(duì)識(shí)別出單個(gè)或多個(gè)外部輸入，按其可能的異常情況設(shè)置測試輸入數(shù)據(jù)后，查看機(jī)器人本體運(yùn)動(dòng)軌跡、故障狀態(tài)信息或者分析輸出信號(hào)，判斷機(jī)器人控制系統(tǒng)是否能夠識(shí)別、定位、記錄相應(yīng)的異常情況并按規(guī)定的處理邏輯進(jìn)行容錯(cuò)防護(hù)。可恢復(fù)性的測試步驟如下：1)識(shí)別出可能導(dǎo)致機(jī)器人控制系統(tǒng)中斷或失效的觸發(fā)條件；示例：設(shè)備掉電、看門狗異常、過流或過壓保護(hù)、操作系統(tǒng)異常、關(guān)鍵傳感器或通信故障等。2)分析中斷或失效的觸發(fā)條件滿足時(shí)，機(jī)器人控制系統(tǒng)重啟后應(yīng)恢復(fù)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息以及采取的動(dòng)作，包括當(dāng)前執(zhí)行的現(xiàn)場狀態(tài)（文件名、行號(hào)、必要的變量等）。測試方法。預(yù)置已識(shí)別出的且能造成機(jī)器人控制系統(tǒng)中斷或失效的條件為滿足狀態(tài)，查看機(jī)器人控制系統(tǒng)復(fù)位后或故障恢復(fù)后，機(jī)器人本體運(yùn)動(dòng)軌跡、工作狀態(tài)顯示等信息，判斷機(jī)器人控制系統(tǒng)是否能夠恢復(fù)直接受影響的數(shù)據(jù)并重建期望的工作狀態(tài)。6.8安全性測試評(píng)價(jià)故障采集與防護(hù)的測試步驟如下：1)列舉出全部已知的故障并明確每類故障的觸發(fā)條件和處理邏輯；2)確定每類故障的優(yōu)先級(jí)，確保在多個(gè)故障的觸發(fā)條件同時(shí)滿足時(shí)的處理邏輯；3)能夠預(yù)置條件使得已知的故障被觸發(fā)并明確其故障記錄和報(bào)告方式；4)明確每類故障的優(yōu)先級(jí)，進(jìn)而預(yù)置多個(gè)故障同時(shí)觸發(fā)的條件。測試方法。在確?？赡M實(shí)現(xiàn)的故障均出現(xiàn)的前提下，通過故障模擬的方式預(yù)置故障單獨(dú)出現(xiàn)或多個(gè)故障同時(shí)出現(xiàn)的情況，查看機(jī)器人控制系統(tǒng)對(duì)故障的診斷結(jié)果是否正確，是否能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)識(shí)別出全部故障并將故障準(zhǔn)確輸出，并監(jiān)控其執(zhí)行的防護(hù)是否滿足要求。檢查控制系統(tǒng)是否有日志文件的記錄功能，用戶是否能夠根據(jù)顯示的報(bào)警信息來判斷故障類型及故障原因。在需求階段確定工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)可能面臨的故障類型時(shí)，應(yīng)按FMEA（見GB/T7826—2012)、FTA（見GB/T7829—1987或IEC61025:2006)等故障分析程序。限位保護(hù)的測試要點(diǎn)和方法如下：測試前準(zhǔn)備。覆蓋控制系統(tǒng)中所有的限位保護(hù)。示例：笛卡爾位姿限位、關(guān)節(jié)限位等。測試方法。針對(duì)每個(gè)限位保護(hù)點(diǎn)，設(shè)置限位條件滿足的場景，查看機(jī)械臂或運(yùn)動(dòng)部件達(dá)到異常位置或超出特定運(yùn)行空間時(shí)是否立即停止且不能響應(yīng)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的指令動(dòng)作。GB／T39360—2020空間監(jiān)控的測試要點(diǎn)和方法如下：測試前準(zhǔn)備。覆蓋控制系統(tǒng)中機(jī)器人工具或法蘭所處空間位置的監(jiān)控功能，如工作空間監(jiān)控、障礙物空間監(jiān)控等。測試方法。針對(duì)每種空間監(jiān)控功能，設(shè)置監(jiān)控條件滿足的場景，查看機(jī)械臂或運(yùn)動(dòng)部件達(dá)到或超出特定運(yùn)行空間時(shí)是否立即停止且不能響應(yīng)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的指令，或輸出相應(yīng)信號(hào)。測試方法見GB11291.1—2011中5.3.5。機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造應(yīng)使在本機(jī)示教盒或其他示教裝置控制下的機(jī)器人不能被任何別的控制源啟動(dòng)其運(yùn)動(dòng)或改變本機(jī)控制方式。保護(hù)性停止的測試要點(diǎn)和方法如下：測試前準(zhǔn)備。覆蓋所有能夠觸發(fā)保護(hù)性停止的場景。測試方法。根據(jù)保護(hù)性停止的觸發(fā)條件，模擬不同條件（安全距離逼近或降速門限突破等）的情況，查看軟件是否控制機(jī)器人本體停止運(yùn)動(dòng)。7測試文檔集要求測試文檔集要求參見GB/T25000.51—2016第6章。8符合性評(píng)價(jià)細(xì)則符合性評(píng)價(jià)細(xì)則要求參見GB/T25000.51—2016第7章。GB／T39360—2020附錄A（資料性附錄）機(jī)器人操作系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，其功能、性能和開發(fā)環(huán)境見A.2~A.4。A.2操作系統(tǒng)功能內(nèi)核功能如下：a)操作系統(tǒng)提供任務(wù)管理、中斷管理、定時(shí)管理、任務(wù)間通信、內(nèi)存管理等功能，支持操作系統(tǒng)組件的可裁剪配置；b)支持多任務(wù)的統(tǒng)-調(diào)度，任務(wù)管理支持多種任務(wù)調(diào)度機(jī)制；c)支持信號(hào)量、消息隊(duì)列、事件和異步信號(hào)機(jī)制，滿足任務(wù)間通信以及同步和互斥；d)支持高精度時(shí)鐘，用以提供納秒級(jí)的計(jì)時(shí)手段。文件系統(tǒng)功能如下：支持存儲(chǔ)卡等存儲(chǔ)介質(zhì)；b)支持多種文件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)文件存取、管理等功能。支持模塊動(dòng)態(tài)加／卸載功能，允許用戶通過網(wǎng)絡(luò)、串口或USB等通訊方式將功能擴(kuò)展模塊或系統(tǒng)升級(jí)模塊加載到系統(tǒng)，實(shí)施動(dòng)態(tài)鏈接與配置，提高系統(tǒng)的開發(fā)效率和升級(jí)維護(hù)能力。A.2.4網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧功能如下：a)提供符合標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，支持TCP、UDP、IP、ICMP和ARP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，提供標(biāo)編程接口；可支持典型的應(yīng)用協(xié)議如等協(xié)議及相關(guān)服務(wù)；支持配置。協(xié)議棧USB協(xié)議棧功能如下：支持協(xié)議支持多種控制器；支持U盤存儲(chǔ)設(shè)備以及鼠標(biāo)、鍵盤等人機(jī)交互接口設(shè)備的即插即用，支持USB接口轉(zhuǎn)串口的驅(qū)動(dòng)。GB／T39360—