阅读说明：本技术 一种工业机器人rv减速器健康程度量化评价方法 (Industrial robot RV reducer health degree quantitative evaluation method ) 是由 梁帆 余旸 吴书睿 于 2019-06-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种工业机器人RV减速器健康程度量化评价方法：S1将采集到的工业机器人工作状态时RV减速器产生的振动信号、温度信号和电压信号去除噪声后计算特征指数,再根据公式得到RV减速器的健康指数；S2,将健康指数代入公式解方程得到当前RV减速器的使用寿命；S3,将使用寿命投入公式中得到RV减速器的健康预测公式。本发明能够有效地预测RV减速器的健康状态,直观明显地向管理者展示RV减速器的生命周期,有利于提前做好部件更换的准备,避免突发故障导致工厂生产受损的情况。适用性强可以根据每台设备的实际情况调整。(The invention discloses a health degree quantitative evaluation method for an RV reducer of an industrial robot, which comprises the following steps: s1, removing noise from the collected vibration signal, temperature signal and voltage signal generated by the RV reducer in the working state of the industrial robot, calculating a characteristic index, and obtaining a health index of the RV reducer according to a formula; s2, substituting the health index into a formula solution equation to obtain the service life of the current RV reducer; and S3, putting the service life into a formula to obtain a health prediction formula of the RV reducer. The system and the method can effectively predict the health state of the RV reducer, visually and obviously show the life cycle of the RV reducer to a manager, are favorable for preparing for replacing parts in advance, and avoid the condition that the factory production is damaged due to sudden failure. The applicability is strong and can be adjusted according to the actual condition of each device.)

一种工业机器人RV减速器健康程度量化评价方法

技术领域

本发明涉及工业机器人加工技术领域及数据分析技术领域，特别是涉及工业机器人RV减速器健康程度量化评价方法。

背景技术

RV减速器具有结构紧凑、运动精度高、运行平稳、传动比大、承载能力高、振动小、噪声低和能耗低、适用性强、安全可靠等优点，广泛应用于工业机器人，是工业机器人的核心部件。它的健康状态影响着工业机器人的工作性能。随着工业自动化的程度不断提高，工业机器人的应用也逐渐普遍化，提高了工厂生产的效率和产品的良率，一旦机器人故障，将带来不良影响。减速器的过热、磨损、损坏等情况都会影响机器人的正常工作，由于RV减速器安装在机器人内部，在故障发生前难以发现其异常，现有的检测技术也不能对减速器的故障事件提前预防，是企业生产面临的一个痛点。

因此需要有一种能够有效监测、预防RV减速器故障的方法，并且能够直观明显地向管理者展示RV减速器的生命周期，有利于提前做好部件更换的准备，避免突发故障导致工厂生产受损的情况。

发明内容

有鉴于此，针对现有的RV减速器存在的问题，本发明提供一种工业机器人RV减速器健康程度量化评价方法，通过对RV减速器进行数据采集分析，对减速器的健康状态进行实时监测、预测，为管理者提供数据支持，以有效解决上述技术背景中存在的问题。

本发明采用以下技术方案实现：

S1，将采集到的工业机器人工作状态时RV减速器产生的振动信号、温度信号和电压信号预处理后计算特征指数，根据公式得到RV减速器当前的健康指数h；

S2，将健康指数代入公式解方程得到RV减速器的使用寿命t；

S3，将使用寿命投入公式中得到RV减速器的健康预测公式。

其中S1的具体步骤如下：

S11，使用属性的中心度量填补缺失值，检测异常值并处理；

S12，利用处理后的数据计算特征指数；

S13，将RV减速器损坏程度指数s代入公式得到RV减速器当前健康指数h。

其中所述的S2的特征指数计算步骤如下：

S121，计算如下10个数据特征：振动的均值、振动的标准差、峰度因子、裕度因子、有效值、波形因数、能量、谱峭度标准差、电压的均值、温度的均值；

S122，将数据特征代入公式计算得到振动信息指数EI、磨损信息指数AI、干扰信息指数RI、摩擦信息指数FI；

S123，将振动信息指数EI、磨损信息指数AI、干扰信息指数RI、摩擦信息指数FI带入公式得到RV减速器损坏程度指数s。

进一步的一种工业机器人RV减速器健康程度量化评价方法，其特征在于，所述步骤S122中振动信息指数EI由振动信号的均值u、振动信号的标准差s、振动信号的有效值rms代入公式计算得到，所述的公式为：

EI＝Cln((|u|+C_Ss+1)×rms)，其中C为振动修正常数C_S为偏差修正常数

磨损信息指数AI由振动信号的裕度因子I、峰度因子K、波形因数Sf、谱峭度标准差St代入公式得到：

其中C_I、C_KK、C_Sf分别为裕度修正常数、峰度修正常数、形状修正常数

干扰信息指数RI由电压信号的均值V代入如下公式计算得到：

其中N为电压的经验常值

摩擦信息指数FI由能量E、温度信号的均值T代入如下公式计算得到：

FI＝C1(E-M(T_g-T)),其中C1为摩擦修正常数M为热容修正常数T_g为经验工作温度。

进一步的一种工业机器人RV减速器健康程度量化评价方法，其特征在于，所述步骤S123，公式如下：

s＝EI×(B×AI+D×FI)+RI

B、D为确定的权数由特征的时间单调性决定，公式为：

其中n是测量点的数量，m是受监控的机器数量,diff(d_j)＝d_j(t)-d_j(t-1)

进一步的一种工业机器人RV减速器健康程度量化评价方法，其特征在于，所述步骤S13，公式为：h＝100-s

进一步的一种工业机器人RV减速器健康程度量化评价方法，其特征在于，所述步骤S2，公式如下：

其中T_h为当前同款型RV减速器的经验寿命指数，A、Δ为修正系数。

进一步的一种工业机器人RV减速器健康程度量化评价方法，其特征在于，所述步骤S3，公式如下：

其中T为当前到预测点之间的时间，H为时间T后的健康预测值，Rt为减速器的剩余寿命。

本发明的有益效果

本发明提供了一种对工业机器人RV减速器健康状态实时监测预测的方法，通过对建立预测性公式，能监测减速器的健康状态，预测健康指数，并直观展示减速器的全生命周期，为管理者提供数据支持，辅助决策，能够提前做好维修工作，避免影响工厂生产，同时还可以优化维护时间，节约人力成本。本发明可以针对智能工厂内多种工业机器人的RV减速器，适用性广泛。

附图说明

图1是一种工业机器人RV减速器健康程度量化评价方法的步骤流程图；

图2是工业机器人RV减速器的振动原始信号大窗和小窗示意图；

图3是工业机器人RV减速器的温度原始信号图；

图4是工业机器人RV减速器的电压原始信号图；

图5是工业机器人RV减速器健康指数预测曲线。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。

S1，将采集到的工业机器人工作状态时RV减速器产生的振动信号、温度信号和电压信号去除噪声后计算特征指数，再根据公式得到RV减速器当前的健康指数h；

S2，将健康指数代入公式解方程得到当前RV减速器减速器的使用寿命t；

S3，将使用寿命代入公式中得到RV减速器的健康预测公式。

所述步骤S1中，C＝2.31 C_S＝1.2 C_I＝1.2 C_K＝0.3 C_Sf＝0.8

N＝2.5 C1＝1.83×10^-3 M＝390 T_g＝55 B＝1.4 D＝2.7，

EI＝1.2 AI＝2.4 FI＝3.7 RI＝1.41，

s＝EI×(B×AI+D×FI)+RI＝17.43

计算获得的健康指数h为82.57，

所述步骤S2中，Δ＝130 A＝320 ψ＝4.8 K＝0.31 T_h＝1790计算获得的使用寿命为1580(day)。

所述步骤S3中,得到剩余使用寿命预测公式为：

其中t＝1580，T为当前到预测点之间的时间，H为时间T后的健康预测值，Rt为减速器剩余寿命(day)。

如图5工业机器人RV减速器的健康指数预测曲线所示，随着RV减速器剩余寿命的减少，其健康指数不断下降，直观展示了减速器的健康状态，当健康指数降低时，能够预测出减速器的剩余生命周期，对减速器的健康状态进行量化，有利于企业管理者提前做好更换维修的准备工作。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。