ICS35.240.50 J 07 中华人民共和国国家标准 GB/T 35116—2017 机器人设计平台系统集成体系结构 Integrated system architecture for robot design platform 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 发布 中国国家标准化管理委员会 GB/T35116—2017 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 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这些专利的责任。 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/TC159）归口。 本标准起草单位：北京机械工业自动化研究所、清华大学、杭州娃哈哈精密机械有限公司、山东山大 华天软件有限公司、北京航空航天大学、天津大学、苏州大学、大连理工大学、中国水利水电科学研究院 本标准主要起草人：尹作重、罗振军、黄双喜、杨超英、陶永、黎晓东、王培刚、杨秋影、陈国栋、 郑国君、田永利、陈友东、李江华、杜峻、孙洁香、王海丹。 1 GB/T35116—2017 引言 机器人设计开发平台是以高速、高精、重载等高性能工业机器人发展需求为牵引，以三维CAD建 模以及运动学、CAE仿真分析算法等为核心工具，攻克工业机器人建模和仿真、动力学仿真设计、高性 能几何造型内核、知识驱动的设计导航等系列核心技术的基于CAD/CAE技术融合的工业机器人设计 开发平台，机器人设计开发平台的目的是改善我国工业机器人正向设计能力缺乏的现状，进一步降低工 业机器人设计门槛，弥补传统的工业机器人设计方法的不足 为了能更全面、深人和系统地理解机器人数字化设计平台的集成数据交换方式，结合机器人数字化 设计平台的体系结构和设计流程中的具体特点，分析机器人数字化设计平台数据和模型，形成国家标 准，以规范机器人数字化设计平台的建设，加快机器人相应软件集成度的提高，从而促进机器人产业化 的发展。 本标准对于机器人设计开发平台系统集成体系结构具有重要参考和指导意义。 Ⅱ GB/T 35116—2017 机器人设计平台系统集成体系结构 1范围 本标准规定了机器人设计平台系统设计流程、集成数据、参考体系结构、软件体系结构设计。 本标准适用于机器人设计开发平台的研发过程， 2术语和定义 2 下列术语和定义适用于本文件。 2.1 集成体系结构integratedsystemarchitecture 支持复杂信息环境下的集成化的软件平台的各部分基本配置和连接的描述（模型）。 2.2 参考体系reference architecture 一套方法和框架，通过结构化的方法论、规范化的操作和支持工具来指导企业集成系统的设计和 实现。 [GB/T25483—2010,定义2.3] 2.3 计算机辅助设计 fcomputer aided design 利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作，在设计中通常要用计算机对不同方案进行 大量的计算、分析和比较，以决定最优方案。 2.4 计算机辅助分析 Fcomputer aided engineering 用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、 弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。 2.5 多体系统动力学dynamicsofmulti-bodysystem 2.6 数字化设计平台digitaldesignplatform 综合运用多种软件开发技术，覆盖机器人设计过程中的概念设计、结构设计、部件选型、综合性能预 估、设计校核等重要环节，初步实现了设计流程和设计数据的集成化管理的数学化设计工具 3缩略语 下列缩略语适用于本文件。 CAD：计算机辅助设计（ComputerAidedDesign） CAE：计算机辅助分析（ComputerAidedEngineering） CAM：计算机辅助制造（ComputerAidedManufacturing） 1 GB/T35116—2017 FEM：有限元分析方法（FiniteElementMethod） GUI:图形用户界面（GraphicalUserInterface) MBS：多体系统动力学（DynamicsofMulti-bodySystem） 4机器人设计平台系统集成内容 4.1机器人设计平台系统设计流程 机器人设计平台的设计流程如图1所示，主要包括用户需求、概念设计、结构设计、模型验证、CAE 仿真设计、机电耦合设计、优化设计等关键环节： a) 用户需求：分析用户的需求，设定机器人的基本性能参数，如工作空间大小，运动规律要求，负 载能力，动态性能，精度要求，灵活性等，将这些性能参数作为已知条件，完成后续设计。 b) 概念设计：在概念设计阶段，主要对该机构进行理论建模、轨迹规划及运动规律设定，针对用户 需求，进行初步尺度参数规划，最后实现该机构的逆运动学和逆动力学求解，得到该机器人的 驱动参数，初步进行电机选型和减速器选型。 理论 分析 数据 选择拓扑构型 常用件选型 结 概 工作空间分析 念 构 标准件选型 用 1 设计 尺度参数设定 设 零部件设计 计 末端运动规律 环书 自动化装配 三维模型 节 运动学理论分析 静态干涉检查 动力学理论分析 驱动参数 对比 运动仿真分析 模 CAE 关健零部件仿真分析 型 控制系统 机电 整机全域静刚度仿真分析 木端轨迹验证 雅 设 证 设计 整机全域模态仿真分析 计 驱动参数验证 机电耦合仿真设计 环节 环 环 整机麟态动力学伤真分析 CAD/ 共 动态干涉检查 CAE 优化月标及指标 优 试验设计 化 设 关键零部件结构优化 计 控制参数优化 CAD/CA CAD系统 环 整机优化后 系统数 参数更 节 响应面优化设计 的模型 据接口 新 灵敏度分析 图1机器人设计平台的设计流程 2