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汇报人:WRlin

2025年11月19日

工业机器人

电磁兼容设计规范解读

CONTENTS

目录

01

标准概述与基础概念

02

工业机器人组成及电磁兼容关键部件

03

工业机器人电磁兼容设计框架

04

示教器电磁兼容设计

05

控制柜电磁兼容设计

CONTENTS

目录

06

工业机器人本体电磁兼容设计

07

工业机器人的PCB电磁兼容设计

08

工业机器人电磁兼容证实方法

09

工业机器人EMC设计关键要素（资料性附录）

标准概述与基础概念

01

标准背景与意义

标准发布与实施时间

GB/T39004-2020《工业机器人电磁兼容设计规范》于2020年9月29日发布，2021年4月1日正式实施，为工业机器人电磁兼容设计提供统一技术依据。

制定目的

旨在规范工业机器人示教器、控制柜、本体及PCB的电磁兼容设计要求，明确电磁骚扰抑制与抗扰度提升方法，确保机器人在复杂电磁环境中可靠运行。

行业重要性

作为我国工业机器人电磁兼容设计的首个国家标准，填补了行业空白，有助于提升国产机器人电磁兼容性水平，增强国际市场竞争力，推动智能制造装备标准化发展。

配图中

配图中

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术语与定义解析

工业机器人

自动控制、可重复编程、多轴（≥3轴）操作机，含操作机（致动器）、控制器（示教器及通信接口），分固定式或移动式，用于工业自动化领域（改写GB/T12643-2013）。

电磁兼容（EMC）

设备或系统在电磁环境中正常工作且不对环境产生不可承受电磁骚扰的能力，包括电磁骚扰（EMI）限值与电磁抗扰度（EMS）要求两大核心内容。

示教器与控制柜

示教器：手持式编程与控制单元，用于机器人运动编程；控制柜：具备逻辑控制与动力功能的装置，控制机器人机械结构并实现环境通信（改写GB/T12643-2013）。

关键设计术语

包括滤波器（抑制电磁骚扰的元件组合）、屏蔽（隔离电磁场的装置/措施）、寄生电容（元件间高频电容特性，干扰源）、高速信号（上升时间＜4倍传输时延的信号）等。

缩略语说明

核心电磁兼容术语

EMC（电磁兼容性）、EMI（电磁干扰）、EMS（电磁抗扰度）、ESD（静电放电），为标准中电磁兼容性能描述的基础缩写。

电路与信号相关

PCB（印制电路板）、PWM（脉冲宽度调制）、AC/DC（交直流转换）、DC/AC（直交流转换）、CMC（共模电感），涉及电路设计与信号处理关键技术。

通信与接口协议

CAN（控制器局域网络）、EtherCAT（以太网控制自动化技术），为工业机器人常用通信总线，确保模块间可靠数据传输。

安全与电源术语

SELV（安全特低电压）、GND（地）、AGV（自动导引车，适用电池供电场景），涉及电气安全与特殊应用场景描述。

工业机器人组成及电磁兼容关键部件

02

工业机器人整体构成

设计分类：一体式与分体式

工业机器人根据使用需求分为一体式和分体式设计。一体式将本体与控制柜（驱动系统）集成；分体式则通过电缆连接本体与控制柜，形成相对独立的两部分。

分体式机器人组成结构

分体式工业机器人由示教器、控制柜、机器人本体和连接线缆构成，各部分通过线缆实现信号与能量传输，其构成示意图如图1所示（一体式结构可能存在差异）。

示教器关键部件

壳体：机械架构基础

壳体作为示教器的外部防护结构，其设计直接影响电磁屏蔽性能，需确保金属部件低阻抗搭接及孔缝尺寸控制（≤0.15m或电路最高频率波长1/100）。

PCB：核心电路载体

PCB是示教器信号处理核心，需优化布局布线（如集中放置连接器、控制高速信号路径），并通过滤波电路（如1nF~100nF电容）抑制电磁骚扰。

显示屏与接口：信号交互窗口

显示屏驱动电路及接口（如通信/电源接口）易产生电磁辐射，需采用屏蔽电缆（360°搭接）及端口滤波，敏感信号端口需增加浪涌防护电路。

控制柜关键部件

壳体：电磁屏蔽屏障

控制柜壳体需实现完整低阻抗搭接，金属部件长宽比＜5:1，孔缝尺寸≤0.15m或电路最高频率波长1/100，以阻断辐射耦合路径。

PCB与电源模块：干扰源与敏感源

PCB含高频控制电路（如PWM驱动），需分区设计（A/B/C/D区域）并通过去耦电容（0.01μF~0.1μF）抑制噪声；电源模块（如AC/DC转换器）需加装EMI滤波器（共模电感+X/Y电容）。

电缆：干扰传输通道

控制柜内电缆分4类：敏感信号线（EtherCAT/CAN）、功率信号线（电机动力线）、电源线及一般信号线，需分类布线（间距≥0.3m）、屏蔽（如电机线采用屏蔽电缆+磁环）并控制环路面积趋近于零。

机器人本体关键部件

壳体：结构与屏蔽一体化

本体壳体需确保金属部件低阻抗接地（长宽比＜3:1），关键端口（如电机