工业机器人关节转动耐久性测试 - GB/T 36157-2018

在智能制造的浪潮中，工业机器人已成为现代工厂的核心枢纽。其可靠性直接决定了产线的连续运行时间和维护成本。而在机器人复杂的机械结构中，关节无疑是其“灵魂”所在。关节的转动耐久性，直接决定了机器人服役寿命的上限。

为了科学、统一地评价这一核心指标，中国国家标准GB/T 361572018《工业机器人平均无故障工作时间（MTBF）验证方法》提供了权威的试验框架。虽然该标准的名称聚焦于MTBF，但其核心验证手段正是通过模拟关节的长期连续运行为基础。本文将深入探讨该标准下关于工业机器人关节转动耐久性的测试逻辑与重要意义。

一、标准背景：为“可靠性”量化

GB/T 361572018是中国首个专门针对机器人MTBF的国家标准。它的发布与实施，填补了国内在机器人可靠性量化评价方面的空白。在此之前，机器人厂商往往各自为政，缺乏统一的测试规范，导致用户难以横向比较不同品牌产品的实际寿命。

该标准确立了两种主要的验证方式：定时截尾试验（即实际让机器人连续运行直到发生故障或达到预定时间）和可靠性预计（基于元器件失效率模型计算）。其中，定时截尾试验是验证关节转动耐久性的最直接、最有力的手段。

二、测试的核心逻辑：从“运动”中检验“寿命”

在GB/T 361572018的框架下，关节转动耐久性测试并非简单的“空转”，而是一套严谨的、模拟极限工况的验证过程。

1.典型运行周期的设定

标准要求测试必须模拟机器人的实际工作状态。这意味着关节不能仅以单一速度或角度转动，而需要编制一个“典型运行周期”程序。

多关节协同：对于多关节机器人，测试程序需确保各关节同时运动，模拟真实的复合运动轨迹。

负载与工况：测试通常在额定负载、额定速度下进行，有时甚至会施加略高于常态的应力（如满负载、极限姿态），以加速潜在缺陷的暴露。

2.连续运行与应力加载

测试的核心在于“连续性”。机器人需要在无人干预的情况下，按照预设程序周而复始地运行。

时间跨度：测试目标通常是数万小时（例如，主流品牌目标值常为50,000至100,000小时以上）。

环境应力：虽然GB/T 36157主要关注时间维度，但在实际高端测试中，往往会结合GB/T 392662020（机械环境可靠性）或IEC 60068系列（环境试验），在高温、高湿或振动环境下进行联合测试，以更真实地模拟恶劣的工业现场。

三、关键评估指标：如何定义“故障”？

在测试过程中，如何判定一次“故障”，是计算MTBF的关键。GB/T 361572018对故障的分类和判据有严格定义。

关联故障：只有因产品本身设计、制造缺陷或元器件失效引起的故障才被计入。例如：

·关节卡滞：谐波减速器或RV减速器因磨损、疲劳导致传动间隙变大甚至卡死。

·电机失效：关节伺服电机因过热、绝缘老化导致扭矩输出异常或烧毁。

·润滑失效：脂润滑干涸、变质，导致噪音剧增或摩擦力矩显著上升。

·连接松动：关节处的机械连接件（如螺栓、抱箍）因长期振动而松动，影响定位精度。

非关联故障：因操作失误、软件逻辑错误（非底层驱动故障）或外部电源波动引起的停机，通常不计入关联故障，但这会中断测试流程，要求排除后重新开始计时。

过程监测也是评估的重要一环。在漫长的测试周期中，工程师会定期监测关节的温升、噪音、振动频谱、电流波形以及减速器油脂状态（如铁屑含量分析）。这些数据是判断关节健康状态的“体检报告”，能在灾难性故障发生前预判潜在风险。

四、对行业与用户的深远意义

GB/T 361572018标准下的关节耐久性测试，其价值远不止于一张合格证书。

对制造商而言：这是产品设计的“试金石”。通过测试，企业能发现减速器选型、润滑方案、热管理设计等方面的不足，从而推动核心零部件（如减速器、伺服电机）的国产化替代与技术升级。

对集成商与终端用户而言：这是投资回报率的“保障书”。一份基于GB/T 361572018的MTBF报告，能帮助用户预估设备的维护周期和备件成本。在汽车制造、3C电子等高端领域，机器人停机一小时的损失可能高达数十万元，因此，经过严苛耐久性测试验证的机器人，是产线稳定运行的最强后盾。

结语

工业机器人的每一次精准转动，都凝聚着精密的机械加工与严苛的测试验证。GB/T 361572018标准，正是通过模拟那看似枯燥却至关重要的“万次、亿次”转动，为我们筛选出真正经得起时间考验的“钢铁战士”。在追求高质量发展的今天，关节的耐久性不仅是技术指标，更是中国机器人产业从“能用”迈向“好用、耐用”的必经之路。