随着现代科学技术的不断进步，国产机器人产业随之发展迅猛，尤其工业机器人已在各个领域广泛应用，国产控制器、减速器、伺服电机三大核心部件也越来越多面临国产化的需要。控制器是机器人产品核心竞争力的体现，国外知名机器人企业所采用的控制器均为自主开发。近年来，国产机器人企业逐步采用自主研发的控制器，提升关键零部件的国产化率和产品的技术水平，然而可靠性问题是目前制约国产机器人规模化发展的瓶颈，严重影响了产品的口碑。

控制器作为机器人的大脑，负责发布和传递动作指令，机器人可靠性和稳定性能够直接影响主机性能，且占整机成本的比重较高，约30%左右。因此研制开发高安全性、高实时性、高精度、高可靠性、高适应性、具备智能控制算法的控制器，成为提升当前国产工业机器人智能化与柔性化、打破国外技术垄断的必经之路。

2021年底，工业和信息化部、国家发展改革委等15个部门发布了《“十四五”机器人产业发展规划》，提出要补齐产业发展短板，提升机器人关键零部件的功能、性能和可靠性，可以看出提升国产工业机器人控制器可靠性势在必行。

某型号机器人本体

某型号机器人控制器

国产工业机器人控制器可靠性提升可以从可靠性设计分析、可靠性研发测试验证、生产可靠性测试等多个方面着手。本文主要介绍如何通过可靠性研发测试来快速激发暴露工业机器人控制器潜在缺陷，通过失效分析，查找根因，提出有针对性的改进建议和措施，实现工业机器人控制器的可靠性快速提升，并对控制器的可靠性指标进行快速的验证。

可靠性研发测试主要包括三部分内容，控制器故障快速激发、控制器可靠性指标快速验证、控制器早期故障剔除。

▍控制器故障快速激发

在研发阶段进行可靠性强化试验，通过系统地施加逐步增大的环境应力和工作应力，快速激发和充分暴露故障，针对测试过程中出现的故障进行失效分析，确认失效机理，查找根因，提出设计整改建议，对改进后的控制器进行回归验证，提升产品耐环境能力和健壮性，实现产品可靠性快速提升，缩短产品研发周期和加快产品上市。在产品开发阶段发现和解决产品问题的成本代价，要比产品上市后发现问题再去解决，成本代价要小很多。

工业机器人控制器可靠性强化试验参考T/CEEIA 556-2021《机器人控制部件可靠性强化试验方法》执行，可靠性强化试验流程如下：

可靠性强化试验箱

▍控制器可靠性指标快速验证

工业机器人控制器的可靠性指标MTBF验证试验可以参考GB/T37414.1-2019《工业机器人电气设备及系统 第1部分：控制装置技术条件》的要求进行。

传统的MTBF测试评定时间比较长，可采用加速试验的方法进行MTBF快速验证，缩短试验时间。工业机器人控制器MTBF的快速评定可参考T/CEEIA 558-2021《工业机器人可靠性测试与评定》进行。

▍控制器早期故障剔除

环境应力筛选（ESS）是通过向电子或机电产品施加在设计范围之内的合理的环境应力（如温循、随机振动等）或电应力，将其内部的潜在缺陷加速暴露出来的过程。对有潜在缺陷的产品能诱发其故障，排除出早期故障，即浴盆曲线中描述的早期故障期的缺陷产品。对于不存在缺陷性能良好的产品是非破坏性试验。

控制器的环境应力筛选可以参考GJB1032《电子产品环境应力筛选方法》。典型的应力筛选类型包括温度循环、随机振动、高温、电应力、热冲击、正弦定频振动、正弦扫描振动、低温、综合环境、湿度、加速度、高度等。根据美国环境科学学会的研究，其中以温度循环和随机振动的效率更佳。

欢迎对控制器可靠性提升技术感兴趣的朋友与我们探讨。