[發明專利]一種工業機器人失效率預計方法

在審

• 申請號: 202010878858.3
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112001125A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 白斌;李澤;楊旗
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F119/02
• 代理公司: 天津市鼎拓知識產權代理有限公司 12233
• 代理人: 劉雪娜

1.一種工業機器人失效率預計方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟S1，建立工業機器人子系統可靠性預計模型；

步驟S2，采集源工業機器人的故障數據，并根據故障數據計算所述源工業機器人的失效率；

步驟S3，將故障數據與失效率帶入到徑向基函數RBF中擬合故障數據浴盆曲線，求解源工業機器人的失效率函數；

步驟S4，根據機器人影響因素及源工業機器人與待預計工業機器人的差異，求解失效率修正因子；

步驟S5，利用源工業機器人的失效率函數及失效率修正因子，求得待預計機器人的失效率函數。

2.根據權利要求1所述的工業機器人失效率預計方法，其特征在于，所述步驟S1中，可靠性預計模型為：

式(1)中，λ_s(t)是工業機器人整機系統失效率，第一項λ_x(t)是工業機器人服多指數分布的第1至第i個子系統x的失效率，第二項是服從雙參數威布爾分布的第i+1至第N個子系統x的失效率。

3.根據權利要求1所述的工業機器人失效率預計方法，其特征在于，所述可靠性預計模型構建，包括如下步驟：

步驟S11，工業機器人由控制器、驅動器、伺服電機、減速器、機器人本體五個子系統串聯而成，可靠性模型表示為：

式(1-1)中，Rs為工業機器人整機可靠性，R1為控制器的可靠性，R2為驅動器的可靠性，R3為伺服電機的可靠性，R4為減速器的可靠性，R5為機器人本體的可靠性；

將上式帶入中得到：

式(1-2)中，λ_s(t)是工業機器人整機系統失效率，λ_x(t)是工業機器人子系統x的失效率；工業機器人整機系統失效率表示為：

步驟S12，工業機器人的子系統x服從概率密度的分布f(t)，則子系統x的可靠度函數R(t)與失效率函數λ(t)為：

式(1-4)和(1-5)中，R(t)和λ(t)分別表示工業機器人子系統x的可靠度函數與失效率函數；

步驟S13，對于包括控制器和驅動器的第一類子系統作為電子系統，壽命服從指數分布，概率分布函數表示為：

式(1-6)中，x＝1和x＝2分別表示工業機器人子系統控制器與驅動器；

作為機械或機電系統的對于包括減速器、機器人本體和伺服電機的第二類子系統，壽命服從二參數威布爾分布，概率分布函數為：

式(1-7)中，x＝3、x＝4和x＝5分別表示工業機器人子系統伺服電機、減速器與機器人本體；

步驟S14，求解指數分布失效率為λ_x，雙參數威布爾失效率為工業機器人失效率預計模型為：

4.根據權利要求3所述的工業機器人失效率預計方法，其特征在于，步驟S2中采集源工業機器人的故障數據，首先確定故障時間采樣點，采樣點矩陣為：

在采樣點處采集工業機器人的故障數據，計算子系統x在第i個失效

時間樣本點處的失效率λ_i^x表示為：

式(2)中，N_fi是在第i個失效率時間點前的失效次數，是子系統x在第i個失效點處的失效時間，n為子系統的失效次數；

每個子系統x在失效點處的失效率表示為：

5.根據權利要求4所述的工業機器人失效率預計方法，其特征在于，所述步驟S3中徑向基函數RBF為：

式(3)中，表示在向量x處的預測響應向量，β_i表示徑向基系數向量β的第i個分量，f(||x-x_i||)表示徑向基函數向量f(x)的第i個分量，r＝||x-x_i||表示兩向量間的歐氏距離。