CN114161478A - 一种双六轴工业机器人运行能耗评价方法 - Google Patents

一种双六轴工业机器人运行能耗评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双六轴工业机器人运行能耗评价方法，包括如下步骤：构建标准双六轴工业机器人运行测试方法，统计双臂各自作业过程的能耗，此外启动、预热、待机能耗按双臂加工工艺数占比分配；构建实际工况运行测试方法，统计双臂各自作业过程的能耗，此外启动、预热、待机、辅助能耗按双臂加工工艺数占比分配；求解评价指标，采用运行能耗标称值、运行能耗实测值、运行能耗效率等三个指标进行双六轴工业机器人运行能耗评价。本发明解决了现有技术中设备选购时缺少策略，设备运行中缺少改进的理论基础的问题。

Description

一种双六轴工业机器人运行能耗评价方法
技术领域
本发明涉及一种双六轴工业机器人运行能耗评价方法，属于机器人系统与能耗检测技术领域。
背景技术
2019年中国生产和消费活动产生的二氧化碳达到100亿吨，全球总量为331亿吨，中国比重达到30％，仍保持年约1.5％左的增幅。而美国年排放为48亿吨，且美欧日碳排放都在下降，中国“双碳”目标任务艰巨。另一角度，从碳达峰到碳中和，美国从2007年到目标2050年间隔43年，欧盟间隔71年，而中国只有30年，时间异常紧迫。在如此情形下，用创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念来实现“双碳”目标，重点是提高效率，考虑单位GDP二氧化碳排放量的控制，其次要进行产业结构调整。
双六轴控制机器人作为工业机器人的一个重要分支和时代前沿技术，具有高精度、协同作业等特征，在大范围市场应用前，从提高能耗效率角度，进行运行能耗评价研究是非常有必要的。本发明立足于双六轴控制工业机器人运行能耗评价研究方法研究。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双六轴工业机器人运行能耗评价方法，解决了现有技术中设备选购时缺少策略，设备运行中缺少改进的理论基础的问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种双六轴工业机器人运行能耗评价方法，包括如下步骤：
构建标准双六轴工业机器人运行测试方法；
构建实际工况运行测试方法；
求解评价指标。
进一步地，前述构建标准双六轴工业机器人运行测试方法的具体步骤包括：
制定标准化测试步骤；
记录测试仪信息，所述信息包括实时功率和时间戳；
能耗统计，所述统计能耗包括双六轴工业机械臂标准运行测试总能耗、机械臂1标准运行测试总能耗和机械臂2标准运行测试总能耗。
进一步地，前述制定标准化测试步骤包括：
设定标准生产工况环境；
在标准生产工况下将功率检测设备分别接入双六轴控制工业机器人的主电源和双机械臂主电源；
执行标准化生产程序；
生产结束后取消电机使能，关闭主电源。
进一步地，前述能耗统计的具体计算方法包括：
通过实时功率和时间戳的乘积计算实时功耗，所述实时功耗分为机械臂1作业功耗、机械臂2作业功耗和分段功耗；
将双臂各自作业过程功耗计入各自总能耗，分段功耗按双臂加工工艺数占比分配给机械臂1、机械臂2标准运行测试总能耗；
将机械臂1、机械臂2标准运行测试总能耗相加得双六轴工业机械臂标准运行测试总能耗。
进一步地，前述构建实际工况运行测试方法的具体步骤包括：
制定标准化测试步骤；
记录测试仪信息，所述信息包括实时功率和时间戳；
能耗统计，所述统计能耗包括双六轴工业机械臂实际运行测试总能耗、机械臂1实际运行测试总能耗和机械臂2实际运行测试总能耗。
进一步地，前述制定标准化测试步骤包括：
设定标准生产工况环境；
在实际工况下将功率检测设备分别接入双六轴控制工业机器人的主电源和双机械臂主电源；
执行标准化生产程序；
生产结束后取消电机使能，关闭主电源。
进一步地，前述能耗统计的具体计算方法包括：
通过实时功率和时间戳的乘积计算实时功耗，所述实时功耗分为机械臂1作业功耗、机械臂2作业功耗、分段功耗和辅助功耗；
将双臂各自作业过程功耗计入各自总能耗，分段功耗和辅助功耗按双臂加工工艺数占比分配给机械臂1实际运行测试总能耗Ea1、机械臂2实际运行测试总能耗Ea2；
将机械臂1实际运行测试总能耗Ea1、机械臂2实际运行测试总能耗Ea2相加得双六轴工业机械臂实际运行测试总能耗Ea。
进一步地，前述求解评价指标的具体步骤包括：
求解运行能耗标称值，对双六轴工业机械臂标准运行测试能耗，机械臂1标准运行测试能耗、机械臂2标准运行测试能耗进行10次统计求均值，分别求取双六轴工业机械臂标准运行测试能耗标称值‖Es‖，机械臂1标准运行测试能耗标称值‖Es1‖、机械臂2标准运行测试能耗标称值‖Es2‖；
求解运行能耗实测值，所述双六轴工业机械臂实际运行测试能耗标称值，机械臂1实际运行测试能耗标称值、机械臂2实际运行测试能耗标称值分别为Ea、Ea1、Ea2；
求解运行能耗效率。
进一步地，前述求解运行能耗效率的方法包括：
Figure BDA0003420204760000031
Figure BDA0003420204760000032
Figure BDA0003420204760000033
其中，
Figure BDA0003420204760000034
分别表示整机、机械臂1、机械臂2的运行能耗效率，δ、δ1、δ2分别表示整机、机械臂1、机械臂2的加工工艺良率。
本发明所达到的有益效果：
通过本发明，最终形成整机和双臂的运行能耗效率值
Figure BDA0003420204760000035
用于指导设备购买商在设备选购时的辅助决策，且为设备供应商从能效角度提供度量评价方法和优化方向。
附图说明
图1是本发明运行能耗评价方法计算流程图；
图2是本发明标准双六轴工业机器人运行测试结果示意图；
图3是本发明实际工况双六轴工业机器人运行测试结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本实施例公开了一种双六轴工业机器人运行能耗评价方法，包括如下步骤，
(一)构建标准双六轴工业机器人运行测试方法，包括：
a)标准化测试步骤：设定标准生产工况环境，在该工况下将功率检测设备分别接入双六轴控制工业机器人的主电源和双机械臂主电源，执行标准化生产程序，生产结束后取消电机使能，关闭主电源；
b)记录电流/电压或功率测试仪结果，如图1所示，统计信息包括实时功率和时间戳，通过实时功率和时间戳的乘积计算实时功耗；
c)能耗统计，实时功耗分为机械臂1作业功耗、机械臂2作业功耗和分段功耗(暂不考虑异常能耗、辅助能耗等)，统计中将双臂各自作业过程功耗计入各自总能耗，分段功耗按双臂加工工艺数占比分配给机械臂1、机械臂2总能耗，计算公式如下
Es＝Es1+Es2
Figure BDA0003420204760000041
Figure BDA0003420204760000042
式中，Es表示双六轴工业机械臂标准运行测试总能耗；Es1、Es2分别表示机械臂1标准运行测试总能耗、机械臂2标准运行测试总能耗；
Figure BDA0003420204760000043
表示机械臂1作业功耗，其中n表示从属于机械臂1的加工工艺数，
tn-star表示某从属于机械臂1相应工艺的起始时间，tn-end是与tn-star相对应的截止时间；
Figure BDA0003420204760000044
表示机械臂2作业功耗，其中k表示从属于机械臂2的加工工艺数，
tk-star表示某从属于机械臂2相应工艺的起始时间，tk-end是与tk-star相对应的截止时间；
Figure BDA0003420204760000045
表示分段功耗，其中m表示分段数目，
tm-star表示某从属于相应分段的起始时间，tm-end是与tm-star相对应的截止时间；
P为实时功率。
在本实施例中，机械臂1作业功耗包括机械臂1加工过程1功耗E1和机械臂1加工过程2功耗E2(即上述公式中n＝2)，机械臂2作业功耗包括机械臂2加工过程1功耗E3和机械臂2加工过程2功耗E4(即上述公式中k＝2)，分段功耗包括启动过程功耗E5、预热功耗E6和待机功耗E7(即上述公式中m＝3)，具体计算公式如下：
Es＝Es1+Es2
Figure BDA0003420204760000046
Figure BDA0003420204760000047
(二)构建实际工况运行测试方法，具体步骤包括：
A)标准化测试步骤：设定标准生产工艺环境，在实际工况中运行，功率检测设备分别接入双六轴控制工业机器人的主电源和双臂主电源(或电流互感设备环入双臂主输入线路)，执行标准化生产程序，结束后取消电机使能，关闭主电源，测试步骤同标准运行测试步骤；
B)记录电流/电压或功率测试仪结果，如图2所示，统计信息包括实时功率和时间戳，通过实时功率和时间戳的乘积计算实时功耗；
C)能耗统计，实时功耗分为机械臂1作业功耗、机械臂2作业功耗和分段功耗、、辅助功耗，统计中将双臂各自作业过程功耗计入各自总能耗，分段功耗、辅助功耗的能耗按双臂加工工艺数占比分配(暂不考虑异常能耗)给机械臂1、机械臂2总能耗，
Ea＝Ea1+Ea2
Figure BDA0003420204760000051
Figure BDA0003420204760000052
Ea表示双六轴工业机械臂实际运行测试总能耗；Ea1、Ea2分别表示机械臂1实际运行测试总能耗、机械臂2实际运行测试总能耗；
Figure BDA0003420204760000053
表示机械臂1作业功耗，其中n表示从属于机械臂1的加工工艺数，
tn-star表示某从属于机械臂1相应工艺的起始时间，tn-end是与tn-star相对应的截止时间；
Figure BDA0003420204760000054
表示机械臂2作业功耗，其中k表示从属于机械臂2的加工工艺数，
tk-star表示某从属于机械臂2相应工艺的起始时间，tk-end是与tk-star相对应的截止时间；
Figure BDA0003420204760000055
表示分段功耗，其中m表示分段数目，
tm-star表示某从属于相应分段的起始时间，tm-end是与tm-star相对应的截止时间；
Figure BDA0003420204760000056
表示辅助功耗，其中j表示辅助项目数，
tj-star表示某从属于相应辅助项目的起始时间，tj-end是与tj-star相对应的截止时间；
P为实时功率。
在本实施例中，机械臂1作业功耗包括机械臂1加工过程1功耗E1和机械臂1加工过程2功耗E2(即上述公式中n＝2)，机械臂2作业功耗包括机械臂2加工过程1功耗E3和机械臂2加工过程2功耗E4(即上述公式中k＝2)，分段功耗包括启动过程功耗E5、预热功耗E6和待机功耗E7(即上述公式中m＝3)，辅助功耗包括物料配送功耗E8、配送设备待机功耗E9和物料搬运过程功耗E10(即上述公式中j＝3)，具体计算公式如下：
Ea＝Ea1+Ea2
Figure BDA0003420204760000061
Figure BDA0003420204760000062
(三)求解评价指标：
1)运行能耗标称值：对双六轴工业机械臂标准运行测试能耗Es，机械臂1标准运行测试能耗、机械臂2标准运行测试能耗Es1、Es2进行10次统计求均值
Figure BDA0003420204760000063
Figure BDA0003420204760000064
Figure BDA0003420204760000065
2)运行能耗实测值：选取前述中直接计算得出的Ea、Ea1、Ea2；
3)求解运行能耗效率：
Figure BDA0003420204760000066
Figure BDA0003420204760000067
Figure BDA0003420204760000068
其中，
Figure BDA0003420204760000069
分别表示整机、机械臂1、机械臂2的运行能耗效率，δ、δ1、δ2分别表示整机、机械臂1、机械臂2的加工工艺良率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种双六轴工业机器人运行能耗评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
构建标准双六轴工业机器人运行测试方法；
构建实际工况运行测试方法；
求解评价指标。
2.根据权利要求1所述的一种双六轴工业机器人运行能耗评价方法，其特征在于，所述构建标准双六轴工业机器人运行测试方法的具体步骤包括：
制定标准化测试步骤；
记录测试仪信息，所述信息包括实时功率和时间戳；
能耗统计，所述统计能耗包括双六轴工业机械臂标准运行测试总能耗、机械臂1标准运行测试总能耗和机械臂2标准运行测试总能耗。
3.根据权利要求2所述的一种双六轴工业机器人运行能耗评价方法，其特征在于，所述制定标准化测试步骤包括：
设定标准生产工况环境；
在标准生产工况下将功率检测设备分别接入双六轴控制工业机器人的主电源和双机械臂主电源；
执行标准化生产程序；
生产结束后取消电机使能，关闭主电源。
4.根据权利要求2所述的一种双六轴工业机器人运行能耗评价方法，其特征在于，所述能耗统计的具体计算方法包括：
通过实时功率和时间戳的乘积计算实时功耗，所述实时功耗分为机械臂1作业功耗、机械臂2作业功耗和分段功耗；
将双臂各自作业过程功耗计入各自总能耗，分段功耗按双臂加工工艺数占比分配给机械臂1、机械臂2标准运行测试总能耗；
将机械臂1、机械臂2标准运行测试总能耗相加得双六轴工业机械臂标准运行测试总能耗。
5.根据权利要求4所述的一种双六轴工业机器人运行能耗评价方法，其特征在于，所述构建实际工况运行测试方法的具体步骤包括：
制定标准化测试步骤；
记录测试仪信息，所述信息包括实时功率和时间戳；
能耗统计，所述统计能耗包括双六轴工业机械臂实际运行测试总能耗、机械臂1实际运行测试总能耗和机械臂2实际运行测试总能耗。
6.根据权利要求5所述的一种双六轴工业机器人运行能耗评价方法，其特征在于，所述制定标准化测试步骤包括：
设定标准生产工况环境；
在实际工况下将功率检测设备分别接入双六轴控制工业机器人的主电源和双机械臂主电源；
执行标准化生产程序；
生产结束后取消电机使能，关闭主电源。
7.根据权利要求6所述的一种双六轴工业机器人运行能耗评价方法，其特征在于，所述能耗统计的具体计算方法包括：
通过实时功率和时间戳的乘积计算实时功耗，所述实时功耗分为机械臂1作业功耗、机械臂2作业功耗、分段功耗和辅助功耗；
将双臂各自作业过程功耗计入各自总能耗，分段功耗和辅助功耗按双臂加工工艺数占比分配给机械臂1实际运行测试总能耗Ea1、机械臂2实际运行测试总能耗Ea2；
将机械臂1实际运行测试总能耗Ea1、机械臂2实际运行测试总能耗Ea2相加得双六轴工业机械臂实际运行测试总能耗Ea。
8.根据权利要求7所述的一种双六轴工业机器人运行能耗评价方法，其特征在于，所述求解评价指标的具体步骤包括：
求解运行能耗标称值，对双六轴工业机械臂标准运行测试能耗，机械臂1标准运行测试能耗、机械臂2标准运行测试能耗进行10次统计求均值，分别求取双六轴工业机械臂标准运行测试能耗标称值‖Es‖，机械臂1标准运行测试能耗标称值‖Es1‖、机械臂2标准运行测试能耗标称值‖Es2‖；
求解运行能耗实测值，所述双六轴工业机械臂实际运行测试能耗标称值，机械臂1实际运行测试能耗标称值、机械臂2实际运行测试能耗标称值分别为Ea、Ea1、Ea2；
求解运行能耗效率。
9.根据权利要求8所述的一种双六轴工业机器人运行能耗评价方法，其特征在于，所述求解运行能耗效率的方法包括：
Figure FDA0003420204750000031
Figure FDA0003420204750000032
Figure FDA0003420204750000033
其中，
Figure FDA0003420204750000034
分别表示整机、机械臂1、机械臂2的运行能耗效率，δ、δ1、δ2分别表示整机、机械臂1、机械臂2的加工工艺良率。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008172906A (ja) * 2007-01-11 2008-07-24 Toyota Motor Corp 産業機械の動力制御装置及び動力制御方法
US20140257558A1 (en) * 2013-03-11 2014-09-11 Siemens Aktiengesellschaft Reducing energy consumption of industrial robots by using new methods for motion path programming
WO2016091678A1 (de) * 2014-12-09 2016-06-16 Kuka Systems Gmbh Verfahren zum überwachen wenigstens eines industrieroboters, industrieroboter und system mit mehreren industrierobotern
WO2020114570A1 (en) * 2018-12-03 2020-06-11 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Distributed computation for real-time object detection and tracking
WO2020155251A1 (zh) * 2019-01-29 2020-08-06 重庆大学 数控机床的固有能效要素函数获取系统与获取方法
CN113580131A (zh) * 2021-07-26 2021-11-02 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种基于动作映射的机械臂末端位姿控制装置及控制方法
CN113752300A (zh) * 2021-09-22 2021-12-07 重庆工商大学 一种工业机器人能耗预测方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008172906A (ja) * 2007-01-11 2008-07-24 Toyota Motor Corp 産業機械の動力制御装置及び動力制御方法
US20140257558A1 (en) * 2013-03-11 2014-09-11 Siemens Aktiengesellschaft Reducing energy consumption of industrial robots by using new methods for motion path programming
WO2016091678A1 (de) * 2014-12-09 2016-06-16 Kuka Systems Gmbh Verfahren zum überwachen wenigstens eines industrieroboters, industrieroboter und system mit mehreren industrierobotern
WO2020114570A1 (en) * 2018-12-03 2020-06-11 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Distributed computation for real-time object detection and tracking
WO2020155251A1 (zh) * 2019-01-29 2020-08-06 重庆大学 数控机床的固有能效要素函数获取系统与获取方法
CN113580131A (zh) * 2021-07-26 2021-11-02 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种基于动作映射的机械臂末端位姿控制装置及控制方法
CN113752300A (zh) * 2021-09-22 2021-12-07 重庆工商大学 一种工业机器人能耗预测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈威;朱华炳;王彪;: "基于FAHP的桁架机器人可靠性研究", 组合机床与自动化加工技术, no. 04, pages 30 - 33 *

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