上一篇推文《工业机器人电缆可靠性测试》中提到，机器人电缆在使用场景上比较严苛，一般是移动使用，承受弯曲和扭转运动的应力，且电缆失效直接影响机器人的正常使用，为解决这一行业痛点，部分机器人企业已经开展电缆可靠性测试。本文介绍部分典型案例。

在SCARA机器人中，波纹管中的电缆随关节运动，承受扭转应力。部分电缆在型式试验中会参考电缆测试标准进行试验，例如在TUV标准中，扭转角度±180度，扭转长度为300mm，扭转次数500万次。而在机器人实际使用中，扭转角度由关节最大运动范围和电缆安装长度决定，可能使用条件比厂商扭转条件严苛，因此需根据实际工况制定扭转角度/长度/次数进行试验。

在TH5812电缆垂直扭转试验机中，配备30通道导体电阻测试仪，可实时监测电缆中每根导体的电阻值，当导体电阻值增大到一定幅度（例如25%），判定电缆失效。

左：某型号SCARA机器人       右：垂直扭转试验设备

为了研究机器人电缆在2D扭转和弯折试验中主要应力和寿命的关系，以及相关的失效模式和失效机理。我们做了一系列加速寿命试验及失效分析，初步得到了主要应力的加速因子，以及弯扭试验下的失效信息。

在2D扭转试验中，进行3组不同扭转长度的电缆寿命试验，失效判据定为直流电阻变化率小于25%，可分别得到3组应力下的寿命。使用加速模型分析可得到不同应力的加速因子。例如扭转长度20cm和30cm对应的加速因子可达到X倍以上，也就是30cm对应的寿命为20cm扭转寿命的X倍。

扭转加速试验条件

在扭转寿命试验中，通过分析实时监控的导体电阻退化数据，可得到随试验时间的增加电阻逐渐增大，到25%以后，电阻值迅速增大。

某导体电阻退化曲线

对失效样本进行失效分析后，发现电缆导体铜丝存在不同程度的断裂，因此电缆扭转试验中的失效机理主要是由扭转应力后铜丝被拉断导致的导体电阻值增大。

断裂导体放大图片

在电缆选型中，考虑不同厂家的电缆选用材料、制造工艺，在使用寿命方面存在差异。为了定性对比不同厂家的电缆，企业可根据机器人中电缆常用的弯扭形式（例如工业或协作机器人中，常见3D扭转应力），制定统一试验条件（弯曲半径、弯曲角度、扭转角度、扭转长度），对电缆进行寿命试验，通过对比导体电阻退化情况，以及外观检查和寿命试验后耐压试验结果，可对比不同电缆的寿命水平。

另外，由于常规应力下的寿命试验时间过长，1000万次寿命试验需要4个月左右，为了缩短试验时间，可增大弯曲和扭转应力进行加速试验。

欢迎对电缆可靠性测试技术感兴趣的朋友与我们探讨。