【国家标准】 服务机器人 电气安全要求及测试方法

ICS 25.
040.
30 J28 中华人民共和国国家标准 GB/T40013—2021 服务机器人 电气安全要求及测试方法 Servicerobot-Electricalsafety requirementsand testmethods2021-04-30发布 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会 发布 2021-11-01实施 前言 引言 1范围 2规范性引用文件 3术语和定义 4电气安全要求 测试的一般条件 6测试方法 7标识及说明 附录A(规范性附录） 参考文献 异常工作条件试验和单- 一故障条件试验 GB/T 40013—2021 前言 本标准按照GB/T1.
1一2009给出的规则起草。
本标准由国家机器人标准化总体组提出并归口。
GB/T40013—2021 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。
本标准起草单位：上海电器科学研究院、中国电子技术标准化研究院、科沃斯机器人股份有限公司，上海擎朗智能科技有限公司、科沃斯商用机器人有限公司、北京云迹科技有限公司、上海智蕙林医疗科技有限公司、弗徕威智能机器人科技(上海)有限公司、宝时得科技(中国)有限公司、创泽智能机器人集团股份有限公司、深圳市优必选科技股份有限公司、国家市场监督管理总局缺陷产品管理中心、上海电器科学研究所(集团)有限公司、江苏奇捷机器人科技智能有限公司、上海交通大学、海尔(上海)家电研发中心有限公司、上海电器设备检测所有限公司、通标标准技术服务(上海)有限公司、北京康力优蓝机器人科技有限公司、上海机器人产业技术研究院有限公司、北京石头世纪科技股份有限公司、上海工程技术大学、上海添唯认证技术有限公司、重庆德新机器人检测中心有限公司、上海有个机器人有限公司上海钛米机器人股份有限公司、盈峰环境科技集团股份有限公司。
本标准主要起草人朱晓鹏、刘云柱、高翔、李通、邵长东、支涛、蒋化冰、许少强、丁玉才、李庆民王爱国、袁杰、郑杰昌、黄慧洁、杨军、刘健、刘雪楠、郑海峰、于随然、孙威威、王念波、杭鲁滨、邢琳、黄小中、陈文皓、杨长春、潘晶、于守元、张斌。
m GB/T40013—2021 引言 本标准考虑了服务机器人的正常工作条件，还考虑可能的故障条件以及随之引起的故障，可预见的误用以及诸如温度、海拔、污染、湿度、电网电源的过电压和通信网络的过电压等外界影响。
还需考虑由于制造误差或在制造、运输和正常使用中由于搬运、冲击和运动引起的变形而可能发生的绝缘间距的减小。
本标准考虑了两类人员的安全，一类是使用人员（或操作人员），另一类是维修人员。
维修人员是指当服务机器人中的维修接触区域或处在受限制接触区内的服务机器人存在明显危险时，可以运用他们所受的训练和技能避免可能的、对自已或他人伤害的专业人员。
但是，需对维修人员就意外危险进行防护，可以通过以下方法进行，例如，把维修时需要接触的零部件的安置远离电气和机械危险，设置屏蔽以避免意外接触危险零部件，用标牌或警告说明以提醒维修人员有残留的危险。
电引起疼痛或伤害：当能引起疼痛或伤害的电能传递到人体部位时，电引起的疼痛或伤害就可能出现。
当在人体上有两个或多个电气接触点时，电能的传递就会出现：第一个电气接触点是在人体的一个部分和服务机器人的导电零部件之间；第二个电气接触点是在人体的另一个部分和下列部位之间：地或服务机器人的另一个导电零部件。
根据电流的大小、持续时间、波形和频率，对人体的影响从不能感觉、能感觉、疼痛到伤害各不相同。
电引起着火：电引起的着火是由于电能转换成热能，此时，热能使可燃材料发热，随后引燃并燃烧。
电能在电阻或电弧内转换成热能，并通过传导、对流或辐射传递到可燃材料。
由于可燃材料发热而化学分解出气体、液体和固体。
当该气体的温度达到燃点时，气体就会被引燃源引燃。
当该气体温度达到其自燃温度时，该气体就会自燃。
这两种情况下都会引起看火。
耐热和耐燃与温度相关，会引起热灼伤等危险，但与电气安全并不直接相关。
考虑到温度的升高多由电气引起，另外，外壳等防护在高温下变形、融化会导致危险带电件的裸露，导致电气安全隐患，故在本标准中一并考虑。
当能引起伤害的热能传递到人体部位时就可能发生热引起的伤害，当人体接触热的服务机器人零部件时就发生热能的传递。
引起伤害的程度取决于温度差、物体的热质量、热能对皮肤传递的速率，以及接触的持续时间。
根据温度、接触持续时间、材料性质和材料质量的不同，人体对能引起疼痛或伤害(灼伤)的温热、过热的感知是不同的。
IV 1范围 服务机器人 电气安全要求及测试方法 GB/T40013—2021 本标准规定了服务机器人电气安全有关的术语和定义、电气安全要求、测试的一般条件、测试方法标识及说明。
本标准适用于各类服务机器人，主要包括个人/家用服务机器人和公共服务机器人。
特种机器人可以参照使用本标准。
注：在有相关的专用产品电气安全标准的情况下，产品标准优先于本标准。
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/T4208一2017外壳防护等级(IP代码）GB4706.
1一2005家用和类似用途电器的安全第1部分：通用要求GB4706.
18一2014家用和类似用途电器的安全电池充电器的特殊要求GB4943.
1一2011信息技术设备安全第1部分：通用要求GB/T5013.
1—2008额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆第1部分：一般要求GB/T5023.
1—2008额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆第1部分：一般要求GB/T5226.
1—2019机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件GB/T5465.
2一2008电气设备用图形符号第2部分：图形符号GB/T6346.
14—2015电子设备用固定电容器第14部分：分规范抑制电源电磁干扰用固定电容器 GB7247.
1一2012激光产品的安全第1部分：设备分类、要求GB/T9364.
1一2015小型熔断器第1部分：小型熔断器定义和小型熔断体通用要求GB/T12350—2009小功率电动机的安全要求GB/T14536.
1一2008家用和类似用途电自动控制器第1部分：通用要求GB/T16935.
1一2008低压系统内设备的绝缘配合第1部分：原理、要求和试验GB31241一2014便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求GB/T36276—2018电力储能用锂离子电池IEC62368-1:2018音频、视频、信息技术和通信技术设备第1部分：安全要求(Audio/videoinformation and communication technology equipmentPart1: Safety requirements3术语和定义 GB4943.
1一2011和GB4706.
1一2005界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
1 GB/T40013—2021 服务机器人servicerobot 除工业自动化应用外，能为人类或设备完成有用任务的机器人。
注1：工业自动化应用包括（但不限于)制造、检验、包装和装配。
注2：用于生产线的关节机器人是工业机器人，而类似的关节机器人用于供餐的就是服务机器人。
[GB/T12643—2013,定义2.
10] 个人/家用服务机器人personal/domesticservicerobot在家居环境或类似环境下使用的，以满足使用者生活需求为目的的服务机器人。
注：这种机器人的操作使用，通常不需要专业知识或技能，不需要特别的培训或资质[GB/T37283—2019,定义3.
3] 公共服务机器人publicservicerobot住宿、餐饮、金融、清洁、物流、教育文化和娱乐等领域的公共场合为人类提供一般服务的商用机器人。
示例：酒店服务机器人、银行服务机器人、场馆服务机器人和餐饮服务机器人。
注：公共服务机器人通常由经过适当培训的人员操作。
[GB/T37283—2019,定义3.bzxZ.net
4] 故障fault 不能执行某规定功能的一种特征状态。
注：它不包括在预防性维护和其他有计划的行动期间，以及因缺乏外部资源条件下不能执行规定功能。
[GB/T15706—2012,定义3.
33] 身体辅助机器人physicalassistantrobot为用户提供身体协助以执行要求的任务，辅助或增强用户个人能力的个人助理机器人。
4电气安全要求 4.
1要求的适用性 如果服务机器人的设计和结构已清楚表明某一要求对该服务机器人不适用，则相应试验不进行在进行本标准的测试时，应根据服务机器人产品实际使用场景选择并判断各条款中引用的标准（如GB4943.
1一2011、GB4706.
1一2005)的适用情况，一旦确定适用标准后，所有的测试项目均应按适用的标准进行。
4.
2关键元器件电气安全要求 4.
2.
1外壳 对于机器人外壳的要求应满足GB4943.
1—2011中4.
2的要求。
4.
2.
2交流电源适配器 机器人使用可充电电池的，如果电池在机器人内部充电，交流电源适配器应符合其适用的标准，如GB4943.
1一2011、GB4706.
1一2005或随整机测试。
如果电池在机器人外部充电的，交流电源适配器2 应符合GB4706.
18—2014及其替代标准的要求。
4.
2.
3线路及端子 4.
2.
3.
1导线 保护接地导线的绝缘应以绿/黄色为识别标志，GB/T40013—2021 机器人内部形成保护接地连接的所有导线的绝缘至少在导线的终端用绿/黄色来识别。
机器人的保护接地端子应适合于经电源软电线中的保护接地导线，以及合适时经适当插头，或经固定的保护接地导线，与外部保护接地系统相连。
机器人固定的电源导线或电源软电线的保护接地端子的紧固方式，应符合本条要求。
内部保护接地连接用的螺钉应完全被盖住或防止从机器人设备外部意外地使它松动。
如果用设备电源输入插口作机器人设备的电源连接，则设备电源输入插口中的接地脚应被看作是保护接地端子。
保护接地端子不应用来作机器人设备不同部分之间的机械连接，或用来固定与保护接地或功能接地无关的任何元件。
电源软电线中预期与供电系统中性线相连的导线绝缘，应按GB/T5023.
1一2008或GB/T5013.
1-2008中的规定采用浅蓝色。
电源软电线中导线的颜色应符合GB/T5023.
1—2008或GB/T5013.
1—2008的规定。
接线端子应固定得使其在夹紧和松开接线时，内部布线不会受到应力爬电距离和电气间隙不会降低到GB4943.
1一2011中第3章规定的值以下。
测试方法见6.
1。
如果绝缘破损会导致漏电、短路等危险状况，内部电缆和布线应有足够的防护，以防止与运动部件接触，或防止与锐利的角和边接触。
机器人应设计成使得在安装、打开或关闭调节孔盖时，布线、电线束或元器件都不可能受损伤而导致漏电、短路等危险状况。
4.
2.
3.
2电源软电线 所有电源软电线导线的名义截面积，不应小于表1中的规定。
如果用铝导线，截面积应至少为16mm2。
表1 设备的额定电流1 6<1≤10 10<1≤16 162.
3.
3电线防护套 电源软电线 名义截面积：铜 mm2 除固定式服务机器人外，应在机器人进线口或网电源连接器处采用绝缘材料制成的防护套的措施，或3 GB/T40013—2021 在机器人上采用适当开口形状的措施，以防止电源软电线过分弯曲。
电线防护套应通过GB4706.
1一2005中25.
14的试验或按6.
2的测试方法来检验是否符合要求。
4.
2.
3.
4连接外部保护接地系统的端子连接外部保护接地系统的端子应符合GB/T5226.
1—2019中5.
2的要求。
4.
2.
4激光雷达 机器人的激光雷达应符合GB7247.
1一2012中1类激光产品的辐射限值和标识要求。
4.
2.
5电机 机器人的电机应符合GB/T12350一2009等相关标准的规定。
若机器人的电机无适用的标准，则电机应符合4.
3.
11中非正常工作条件要求。
4.
2.
6过流保护元件 如果机器人的过流保护元件是可更换的，标识应符合GB4706.
1一2005中7.
16的相关要求。
如果过流保护是采用符合GB/T9364.
1一2015的微型熔断器，则应满足GB4706.
1—2005中19.
12的要求。
4.
2.
7断开电气设备的器件 机器人的断开设备的器件应符合GB/T5226.
1一2019中5.
5的相关要求。
4.
2.
8电池(组)及其应用 机器人电池(组)及其应用应符合GB31241—2014、GB/T36276—2018等要求。
4.
3整机电气安全要求 4.
3.
1输入电流 输入电流最大值不得超过额定电流10%。
测试方法见6.
3。
4.
3.
2对触及带电部件的防护 机器人对于可触及带电部件的防护应符合其适用的标准要求，如GB4706.
1一2005中第8章、GB4943.
1—2011中2.
1、2.
2及其替代标准的要求。
4.
3.
3湿热处理 机器人湿热处理应符合其适用的标准要求，如GB4706.
1—2005中第15章、GB4943.
1—2011中2.
9.
2及其替代标准的要求。
4.
3.
4电气间隙、爬电距离和绝缘穿透距离输入电流机器人电气间隙、爬电距离和绝缘穿透距离应符合GB4943.
1一2011中2.
10及其替代标准的要求。
4.
3.
5接触电流 机器人的接触电流应符合其适用的标准要求，如GB4706.
1—2005中13.
2、GB4943.
1—2011中5.
1及其替代标准的要求。
4.
3.
6抗电强度 GB/T 40013—2021 机器人的抗电强度应符合其适用的标准要求，如GB4706.
1一2005中13.
3、GB4943.
1一2011中5.
2及其替代标准的要求。
4.
3.
7发热 服务机器人应考虑长期使用时某些绝缘材料的电气性能和机械性能可能会长期受到不利的影响(例如受到低于材料正常软化点的温度下挥发的软化剂的影响）。
服务机器人应考虑一些身体辅助机器人运行一定时期后的可接触部分对使用者造成的危害（例如肢体触摸等物理交互时可能发生的使用者高低温烫伤），应对其可接触部分的表面温度提出限值，以避免伤害影响。
服务机器人零部件发热应符合GB4943.
1一2011中4.
5.
2、4.
5.
3及替代标准的温度限值要求。
可接触部分表面温度应符合GB4943.
1一2011中4.
5.
2、4.
5.
4及替代标准接触温度的限值要求。
测试方法见6.
4。
4.
3.
8特殊的产生低温的机器人 使用者允许的最低温度限值来源于手指接触不同材料的冰冻阈值（霜冻阈值），见表2。
表2不同材料的冰冻值 接触时间t 1≤t<10 10≤t<60 4.
3.
9耐热与耐燃 铝或铜 最低温度T 机器人耐热与耐燃应符合其适用的标准，如GB4706.
1一2005中第30章、GB4943.
1一2011中4.
5.
5、4.
7及其替代标准的要求。
4.
3.
10机械强度 机器人应具有足够的机械强度，而且在结构上应能保证在承受可以预料到的操作时不会产生本标准含义范围内的危险。
机器人机械强度应符合其适用的标准要求，如GB4706.
1—2005中第21章、GB4943.
1—2011中4.
2及其替代标准的要求。
4.
3.
11模拟的异常工作条件 在施加模拟的异常工作条件时，如果零部件、供给物料和存储介质对试验结果可能有影响时，应将它们放置到位 每一个异常工作条件应依次施加，一次施加一个。
由异常工作条件直接引发的各种故障认为是单一故障条件，见附录A。
5 GB/T40013—2021 应检查机器人、安装、说明书和技术规范，以便确定合理的预期会发生的异常工作条件。
除A.
1规定的异常工作条件外，还应按适用的情况，考虑下列最低限度异常工作条件的示例：一对纸处理机器人：使其卡纸；一对具有一般人员可触及的控制键的机器人：对各控制键单独地和共同地进行调节，以便形成最坏的工作条件； 一对具有一般人员可触及的运动零部件的机器人：将运动零部件卡死；一对具有存储介质的机器人：使用不正确的介质、尺寸不正确的介质和质量不正确的介质；一对具有可添加的液体或液体筒，或具有可补给物质的机器人：使液体或物质溢入机器人内可能到达的位置。
在引入上述任何异常工作条件前，机器人应处在正常工作条件下工作。
在不导致单一故障条件的异常工作条件试验期间，所有安全防护应保持有效。
在恢复正常工作条件后，所有安全防护应符合适用的要求。
如果异常工作条件导致单一故障条件，则采用4.
3.
12的规定。
4.
3.
12模拟的单一故障条件 在施加模拟的单一故障条件时，如果零部件、供给物料和存储介质对试验结果可能有影响时，应将它们放置到位。
引入故障条件时应依次施加，一次施加一个。
由单一故障条件直接引发的各种故障认为是该单一故障条件的一部分。
要检查机器人结构、电路图和元器件规格，包括功能绝缘，以便确定合理可预见的以及可能导致以下结果的那些单一故障条件： 一可能旁路安全防护；或 一导致附加安全防护动作;或 一以别的方式影响机器人的安全。
应考虑下列的单一故障条件： 一导致出现单一故障条件的异常工作条件。
例如，一般人员造成外部输出端子过载，或一般人员对选择开关调节不正确； 一基本安全防护失效或附加安全防护失效；一除了符合IEC62368-1:2018中G.
9的IC限流器外，将元器件的任何两根引线短路和将元器件的任何一根引线开路，模拟元器件失效；和一当IEC62368-1:2018中B.
4.
4有要求时，使功能绝缘失效。
在单一故障条件试验期间和试验后，不应出现本标准涉及的危险。
在对可能影响用作安全防护的绝缘施加单一故障条件后，绝缘应承受对相关绝缘的抗电强度试验。
4.
3.
13结构 4.
3.
13.
1IP等级 如果机器人标有IP代码的第一特征数字，则应满足GB/T4208一2017的有关要求。
4.
3.
13.
2残余电荷 通过一个插头来与电源连接的机器人，其结构应能使其在正常使用中，当触碰该插头的插脚时，不会因有充过电的额定容量超过0.
1μF的电容器而引起电击危险。
测试方法见6.
5。
注：服务机器人安全电压有不同的要求，如GB4706.
1一2005中22.
5、GB4943.
1一2011中2.
2.
2。
6 4.
3.
13.
3密封性能 GB/T 40013—2021 机器人的结构，应使其电气绝缘不受到在冷表面上可能凝结的水或从容器、软管、接头和机器人的类似部分可泄漏出的液体的影响。
如果软管破裂，或密封泄漏，且机器人为Ⅱ类结构时，电气绝缘不应受影响。
测试方法见6.
6。
4.
3.
13.
4内部物质间相互接触 机器人的结构应使得诸如绝缘、内部布线、绕组、整流子和滑环之类的部件不会与油、油脂或类似的物质相接触，除非这些物质已具有足够的绝缘性能，以不损害对本标准而言的合格程度。
4.
3.
13.
5腐蚀 如果锈蚀能够导致载流部件和其他金属零件发生危险的话，在正常使用情况下这些部件应能耐受腐蚀。
注1：对本要求而言，认为不锈钢及类似的耐腐蚀合金以及电镀钢板是符合要求的。
通过在4.
3.
11要求的试验后，验证有关零件上是否显示出腐蚀迹象来确定其是否合格。
注2：要注意接线端子材料的兼容性和热影响。
4.
3.
13.
6导电液体 在正常使用中易触及的或可能成为易触及的导电性液体，不应与带电部件接触。
电极不应用于加热液体。
对工类结构，在正常使用中易触及的或可能成为易触及的导电性液体不应与基本绝缘或加强绝缘接触。
对Ⅱ类结构，与带电部件接触的液体不应与加强绝缘接触。
注：与不接地的易触及金属部件接触的液体认为是易触及的。
4.
3.
13.
7水压 打算连接到水源的机器人，应能经受住正常使用中的水压。
在正常使用中装有液体或气体的机器人或带有蒸汽发生器的机器人，应对过高压力危险有足够的安全防护措施。
任何部件都不应出现泄漏，包括任何进水软管。
测试方法见6.
7。
4.
3.
14充电对接 充电对接试验中在100次的接通和切断过程中，不应产生电弧、火花，也不应造成其他引起失火危险的可能性，例如绝缘层或材料的燃烧和融化，并且开关应仍具有机械和电气功能。
5测试的一般条件 5.
1试验样品 服务机器人主要包括个人/家用服务机器人和公共服务机器人。
如果对服务机器人和电路的检查表明，在服务机器人以外对电路、元器件或部件分别进行试验的结果就能代表对完整服务机器人试验的结果，则可以用这样的试验来代替对完整服务机器人的试验。
如果这种试验表明完整服务机器人可能不符合要求，则应在服务机器人上重新进行试验。
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