GB/T 35144-2017 机器人机构的模块化功能构件规范

　　ICS 25 . 040 . 30 J 28

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 35144—2017

　　机器人机构的模块化功能构件规范Specificationsofmodularfunctionalcomponentsofrobotmechanism

　　2017-12-29 发布 2018-07-01 实施

　　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 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 35144—20 17

　　GB/T 35144—20 17

　　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 自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC 159)归口 。

　　本标准起草单位：中国科学院沈阳自动化研究所、北京机械工业自动化研究所、天津大学、北京航空航天大学、沈阳新松机器人自动化股份有限公司、中机生产力促进中心、华南理工大学、广州数控设备有限公司。

　　本标准主要起草人：王洪光、潘新安、杨书评、赵臣、魏洪兴、刘颖。

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　　机器人机构的模块化功能构件规范

　　1 范围

　　本标准规定了机器人机构类功能构件分类、机构类功能构件库、机构类功能构件接口等规范性内容。

　　本标准适用于模块化机器人的研究和设计，以及机器人仿真开发环境中机构类功能构件的三维数字化设计与仿真分析。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 14468 . 1—2006 工业机器人 机械接口 第 1 部分：板类

　　GB/T 14468 . 2—2006 工业机器人 机械接口 第 2 部分：轴类

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　操作功能构件 manipulatingfunctionalcomponent

　　组成模块化机器人的机械类硬件要素，能完成一定功能的机械模块，主要用于完成操作作业，包括但不限于抓握、夹持、拾取、搬运等。

　　3.2

　　移动功能构件 mobilefunctionalcomponent

　　组成模块化机器人的机械类硬件要素，能完成一定功能的机械模块，主要用于完成移动作业。

　　3.3

　　操作功能构件库 manipulatingfunctionalcomponentlibrary

　　由机器人操作功能构件组成的集合。

　　注：每一个操作功能构件在构件库里的表示包含定义、功能描述、机构示意图、具体表示及意义等。

　　3.4

　　移动功能构件库 mobilefunctionalcomponentlibrary

　　由机器人移动功能构件组成的集合。

　　注：每一个移动功能构件在构件库里的表示包含定义、功能描述、机构示意图、具体表示及意义等。

　　3.5

　　机构类功能构件特性参数 featureparametersofmechanism functionalcomponent

　　表征机构类功能构件几何特征、物理属性、运动及力等特性的参数。

　　注：本标准中出现的术语及其英文对照词表参见附录 A。

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　　4 机构类功能构件分类

　　4 . 1 概述

　　机构类功能构件是组成机器人本体的基本单元，包括操作功能构件和移动功能构件。

　　4 . 2 操作功能构件分类

　　操作功能构件分类如图 1 所示。

　　图 1 操作功能构件分类

　　4 . 3 移动功能构件分类

　　移动功能构件分类如图 2 所示。

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　　图 2 移动功能构件分类

　　5 机构类功能构件库

　　5 . 1 机构类功能构件库分类

　　5 . 1 . 1 概述

　　机构类功能构件库包括操作功能构件库和移动功能构件库。

　　5 . 1 . 2 操作功能构件库

　　操作功能构件库的组成元素是操作功能构件。 操作功能构件主要分为两个不同的层次：

　　— 操作类整机功能构件：包括整个机器人机构(含末端执行器)和可以完成特定功能的功能构件;

　　— 操作功能构件：指的是从运动学角度构成机器人的各个组成单元，包括连杆、关节、末端执行器等构件。

　　注：操作功能构件库示例参见表 B. 1 。

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　　5 . 1 . 3 移动功能构件库

　　移动功能构件库的组成元素是移动功能构件。 移动功能构件主要分为两个不同的层次：

　　— 移动类整机功能构件：包括整个机器人机构(含末端执行器)和可以完成特定功能的功能构件;

　　— 移动功能构件：是从运动学角度构成机器人的各个组成单元，包括轮式移动构件、腿足式移动构件、履带式移动构件、复合移动构件等。

　　注：移动功能构件库示例参见附录 B 的表 B. 2 。

　　5 . 2 机构类功能构件特性参数

　　机构类功能构件特性参数参见附录 C。

　　6 机构类功能构件接口

　　6 . 1 机构类功能构件接口的分类

　　6 . 1 . 1 机构类功能构件接口分类概述

　　本标准中机构类功能构件接口特指机械接口 。机构类功能构件接口主要分为常规机械接口、快速机械接口和磁耦合接口等。

　　6 . 1 . 2 常规机械接口

　　6 . 1 . 2 . 1 常规机械接口的分类

　　常规机械接口实现机构类功能构件之间或机构类功能构件与其他构件之间的机械定位和机械联接。

　　机械定位用于确定两个机件之间的位置姿态关系，且使这种相对位姿处于稳定状态。 常规机械接口根据其机械定位方式的不同有不同的种类，其机械定位主要有以下三种常用形式：

　　— 两个正交平面辅以销钉所组成的“两面一销”的定位方式;

　　— 一个平面和两个销钉所组成的“一面两销”的定位方式;

　　— 一个构件的外圆柱面及与其轴线垂直的环形平面，与另一个构件的内圆柱孔及端平面配合，可形成“止口”的定位方式。 绕轴线转动自由度可用销钉约束。

　　其中，“止口”配合销钉的定位方式应符合 GB/T 14468 . 1—2006 和 GB/T 14468 . 2—2006 。

　　注：上述常规机械接口一般都分公端和母端配合使用。

　　6 . 1 . 2 . 2 常规机械接口的表示

　　常规机械接口的表示参见 D. 1 。

　　6 . 1 . 3 快速机械接口

　　6 . 1 . 3 . 1 快速机械接口的分类

　　快速机械接口使两个机构类功能构件之间或机构类功能构件与其他构件之间实现快速的定位和联接，根据其连接方式的不同主要包括螺纹联接、气动胀紧心套和电磁联接等形式的快速机械接口 。

　　6 . 1 . 3 . 2 快速机械接口的表示

　　快速机械接口的表示参见 D. 2 。

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　　6 . 1 . 4 磁耦合接口

　　磁耦合接口可实现水下机器人螺旋桨推进器的电机和螺旋桨之间的力矩传递和运动传递。 磁耦合接口的表示参见 D. 3 。

　　6 . 2 典型功能构件的接口及其表示

　　典型功能构件的接口及其表示参见 D. 4 。

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　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　术语及其英文对照词表

　　本标准中出现的术语及其英文对照词如表 A. 1 所示。

　　表 A.1 术语及其英文对照词

　　附 录 B

　　(资料性附录)

　　机构类功能构件库

　　机构类功能构件库的示例如表 B. 1 和表 B. 2 所示。

　　表 B.1 操作功能构件库示例

　　表 B.1(续)

　　表 B.1(续)

　　表 B.1(续)

　　表 B.1(续)

　　表 B.2 移动功能构件库示例

　　表 B.2(续)

　　表 B.2(续)

　　表 B.2(续)

　　表 B.2(续)

　　表 B.2(续)

　　表 B.2(续)

　　表 B.2(续)

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　　附 录 C

　　(资料性附录)

　　机构类功能构件特性参数

　　C.1 操作功能构件特性参数

　　C.1 . 1 主动关节构件的特性参数

　　主动关节构件包括转动关节构件、平移关节构件等多种构件，其中转动关节构件的主要特性参数见表 C. 1 。

　　表 C.1 转动关节构件的主要特性参数

　　C.1 .2 手爪类构件特性参数

　　手爪类构件的主要特性参数见表 C. 2 。

　　表 C.2 手爪类构件的主要特性参数

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　　表 C.2(续)

　　C.1 .3 臂类连杆构件的特性参数

　　臂类连杆构件的主要特性参数见表 C. 3 。

　　表 C.3 臂类连杆构件的主要特性参数

　　C.2 移动功能构件特性参数

　　C.2. 1 普通底盘构件

　　普通底盘构件的主要特性参数见表 C. 4 。

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　　表 C.4 普通底盘构件的主要特性参数

　　C.2.2 全方位底盘构件

　　全方位底盘构件的主要特性参数见表 C. 5 。

　　表 C.5 全方位底盘构件的主要特性参数

　　C.2.3 星型轮底盘构件

　　星型轮底盘构件的主要特性参数见表 C. 6 。

　　表 C.6 星型轮底盘构件的主要特性参数

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　　C.2.4 脚轮构件

　　脚轮构件一般是从动轮，能够根据主动轮的运动情况调整自身的运动。 脚轮构件的主要特性参数见表 C. 7 。

　　表 C.7 脚轮构件的主要特性参数

　　C.2.5 普通圆形车轮构件

　　普通圆形车轮构件的主要特性参数见表 C. 8 。

　　表 C.8 普通圆形车轮构件的主要特性参数

　　C.2.6 球形车轮构件

　　球形车轮构件较多的作为从动轮使用。 球形车轮构件的主要特性参数见表 C. 9 。

　　表 C.9 球形车轮构件的主要特性参数

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　　C.2.7 麦克纳姆轮构件

　　麦克纳姆轮构件的主要特性参数见表 C. 10 。

　　表 C.10 麦克纳姆轮构件的主要特性参数

　　C.2.8 固定形状履带底盘构件

　　固定形状履带底盘构件的主要特性参数见表 C. 11 。

　　表 C.1 1 固定形状履带底盘的主要特性参数

　　C.2.9 可变形状履带底盘构件

　　可变形状履带底盘构件的主要特性参数见表 C. 12 。

　　表 C.12 可变形状履带底盘构件的主要特性参数

　　C.2. 10 普通履带构件

　　普通履带构件的主要特性参数见表 C. 13 。

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　　表 C.13 普通履带构件的主要特性参数

　　C.2. 1 1 全方位履带构件

　　全方位履带构件的主要特性参数见表 C. 14 。

　　表 C.14 全方位履带构件的主要特性参数

　　C.2. 12 真空泵吸附构件

　　真空泵吸附构件的主要特性参数见表 C. 15 。

　　表 C.15 真空泵吸附构件的主要特性参数

　　C.2. 13 离心泵吸附构件

　　离心泵吸附构件的主要特性参数见表 C. 16 。

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　　表 C.16 离心泵吸附构件的主要特性参数

　　C.2. 14 磁力附着构件

　　磁力附着构件的主要特性参数见表 C. 17 。

　　表 C.17 磁力附着构件的主要特性参数

　　C.2. 15 螺旋桨推力附着构件

　　螺旋桨推力附着构件的主要特性参数见表 C. 18 。

　　表 C.18 螺旋桨推力附着构件的主要特性参数

　　C.2. 16 干吸附构件

　　干吸附构件的主要特性参数见表 C. 19 。

　　表 C.19 干吸附构件的主要特性参数

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　　C.2. 17 钩刺构件

　　钩刺构件的主要特性参数见表 C. 20 。

　　表 C.20 钩刺构件的主要特性参数

　　C.2. 18 夹爪附着构件

　　夹爪附着构件的主要特性参数见表 C. 21 。

　　表 C.2 1 夹爪附着构件的主要特性参数

　　C.2. 19 螺旋桨构件

　　螺旋桨构件通常由桨叶和桨毂构成，桨叶固定在桨毂上，各相邻叶片之间间隔的角度相等。 螺旋桨构件的主要特性参数见表 C. 22 。

　　表 C.22 螺旋桨构件的主要特性参数

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　　附 录 D

　　(资料性附录)机械接口的表示

　　D.1 常规机械接口的表示

　　常规机械接口可表示如下：

　　CI= ( IP IC)

　　其中：

　　IP表示常规机械接口的机械定位，具体方式示例如下：

　　{PPB PBB SPB} IP

　　IP. PPB：“两面一销”定位方式;

　　IP. PBB：“一面两销”定位方式;

　　IP. SPB：“止口”定位方式。

　　IC表示常规机械接口的机械联接，主要为螺钉联接，可表示为 CSC。

　　D.2 快速机械接口的表示

　　快速接口可表示如下：

　　QI= (IP IC)

　　其中：

　　IP表示快速机械接口的机械定位，具体方式示例如下：

　　{PPB PBB SPB QQP EQP} IP

　　IP. PPB：“两面一销”定位方式;

　　IP. PBB：“一面两销”定位方式;

　　IP. SPB：“止口”定位方式;

　　IP.QQP：气夹快速定位方式;

　　IP. EQP：电磁快速定位方式。

　　IC表示快速机械接口的机械联接，具体方式示例如下：

　　{ SCC QQC EQC} IC

　　IC. SCC：螺纹联接;

　　IC.QQC：气夹快速联接;

　　IC. EQC：电磁快速联接。

　　D.3 磁耦合接口的表示

　　磁耦合接口可表示如下：

　　{ MGE FGC MGD MGTL} MFI

　　MFI. MGE：标准型磁力耦合器;

　　MFI. FGC：扩展型磁力耦合器;

　　MFI. MGD：延迟型磁力耦合器;

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　　MFI. MGTL：限矩型磁力耦合器。

　　D.4 典型构件的接口及其表示

　　部分典型构件的接口及其表示见表 D. 1 。

　　表 D.1 典型构件的接口及其表示

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　　表 D.1(续)

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　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 10853—2008 机构与机器科学词汇

　　[2] GB/T 12643—2013 机器人与机器人装备 词汇