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標(biāo)題: 關(guān)于機(jī)器人性能的這些事,，你絕對沒有聽過（二） [打印本頁]
作者: ww112358134711 時間: 2017-12-19 21:16
標(biāo)題: 關(guān)于機(jī)器人性能的這些事,，你絕對沒有聽過（二）
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) K. R; G6 | Y6 [7 X, ]2 ]1 b 昨天我們講了入門級的干貨：關(guān)于cycle time背后的故事以及cycle time對于機(jī)器人性能的評價意義,，今天,，我們更進(jìn)一步來揭密，看看cycle time到底是怎么測出來的,？Cycle time有哪些模式,？Cycle time與關(guān)節(jié)速度和線速度的關(guān)系~~~
這里需要稍微提一下，因?yàn)镃ycle time影響因素比較多,，涉及到的知識點(diǎn)比較多,，所以我會講到哪里，涉及到什么知識點(diǎn)就直接在旁邊備注,，比較本文會比較長,，也比較雜。大家如果有什么疑問也可以留言,，如果是我懂的而且可以說的,，必定知無不言，言無不盡,。話不多說,，走你！,！
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Cycle time的測試條件. \9 C8 s% c! ?7 ]
Cycle time的定義機(jī)器人沿著特定的軌跡（25-305-25）走一個來回的最短時間,。這里實(shí)際說的是兩個條件,。
第一、選對軌跡,。這個很好理解,，雖然都是走25-305-25的路徑，但是這條路徑放到機(jī)器人空間的什么位置跑出來的效果卻是不一樣的,。以下圖的SCARA為例,，在離基座較選的地方，因?yàn)楸郾容^長,，所以走相同的路徑時每個關(guān)節(jié)運(yùn)動的角度較小,，但同時每個關(guān)節(jié)的受力會比較少，加速度會比較慢,；而反過來在離基座比較的地方,，因?yàn)楸壅苟�,，所以關(guān)節(jié)運(yùn)動的角度會比較大,，但受力小，加速度會更大,。所以條件一就是找到一條與基座距離恰到好處的軌跡,，使得受力與加速度剛好在一個比較好的平衡上。
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第二,、另一個條件就是盡量使所有的電機(jī)在同一時間達(dá)到飽和狀態(tài),，意思是讓機(jī)器人在運(yùn)行時達(dá)到最大加速度和速度，簡單粗暴的理解就是所有電機(jī)用力用力齊用力就是了,。
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這里其實(shí)并沒有太多的技巧,，最主要是需要時間去一點(diǎn)一點(diǎn)地測試，直到相同的軌跡,，機(jī)器人所用的時間最短,。這也是大部分廠家的測試方法。
劃重點(diǎn)：你知不知道你對Cycle time理解一直是錯的
上面我們已經(jīng)講了cycle time的測試條件,，很多廠家的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拍也確實(shí)是這么測出來的,。但是如果大家有看我的上篇文章的話，每當(dāng)我聽到一個很高的cycle time的時候,，我的第一反應(yīng)是這樣的,。
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事實(shí)上，也曾經(jīng)有好多次商務(wù)的同事跑過來問我,，為什么某某家的cycle time比我們快這么多,。而我的問題是：他測的是什么模式？
事實(shí)上,，在QKM內(nèi)部,，我們把Cycle time是分成兩種模式的。一種是Burst mode ，一種是Sustian mode,。所謂Burst mode,，是指機(jī)器人的瞬時cycle time，通俗來說就是機(jī)器人在跑百米沖刺,，測的是機(jī)器人的爆發(fā)力,，短時間內(nèi)可以跑多快，一直這么沖刺,，機(jī)器人是會掛的,。然而，在實(shí)際應(yīng)用中,，機(jī)器人往往不是跑百米沖刺,，而是馬拉松，要求機(jī)器人可以高速而且是長時間地跑,。而sustain mode就是機(jī)器人的馬拉松模式,，機(jī)器人可以連續(xù)24小時跑出這個時間。所以burst mode再快并沒有什么太大意義,，sustain mode快才是真的快,。
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我曾經(jīng)問過幾家機(jī)器人廠商，他們的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拍到底是怎么測的,？以這個速度可以持續(xù)跑多久,？得到的答復(fù)要么回復(fù)是瞬時達(dá)到，要么支支唔唔說不清,，極少聽到敢說可以24小時跑的,。
那為什么大家都標(biāo)burst mode呢？很簡單,，數(shù)據(jù)好看,，sustain mode一般都會比burst mode要慢一點(diǎn)，而且反正這是實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù),，客戶幾乎是無法測到的,。Burst mode的測試其實(shí)是有點(diǎn)恐怖的，每次我們在一樓測burst mode的時候,，從負(fù)一樓到六樓都可以聽到樓板振動的聲音,，特別是負(fù)載稍大一點(diǎn)的時候。比如下面測試小六軸的burst mode達(dá)到0.38s時截取的動圖,，因?yàn)檫\(yùn)動太快,，末端幾乎是拍不清的。
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所以下次再有人跟你說他們家標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拍有多快的時候,，你馬上反問他,，是burst mode還是sustain mode,？! V0 |$ @+ F! r, I7 I$ `+ v
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高逼格的sustain mode
上面講了burst mode只能拼爆發(fā)力，sutain mode才是真正技術(shù)實(shí)力的體現(xiàn),。那到底sustain mode難在哪里,？
sustain mode與burst mode的最大影響因素本質(zhì)上就是一個字——“熱”。在機(jī)器人本體里,，有兩大發(fā)熱體,，一個是電機(jī)，一個減速機(jī)（像QKM這種把電控柜最小化集成到本體里的機(jī)器人,，還要考慮控制系統(tǒng)的發(fā)熱,，會更復(fù)雜一點(diǎn)，這里先不講）,。Burst mode之所以快,，是因?yàn)樵诙虝r間內(nèi)，電機(jī)和減速機(jī)的溫度還沒有上來,，而時間稍長一點(diǎn),，電機(jī)溫度迅速上升，此時如果散熱不良或者不及時降速的話,，電機(jī)內(nèi)部過熱,，會將線圈的絕緣層熔化,，然后就是短路,，然后~~~~就沒有然后了~~~~~~
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因此，我們在測試sustain mode的時候,，我們會在多個地方貼上溫度傳感器,，比如電機(jī)表面（電機(jī)內(nèi)部的溫度我們是測不到的，但電機(jī)外表面與電機(jī)內(nèi)部有一個大概固定的溫差）,、減速機(jī)表面溫度（減速機(jī)內(nèi)外表面也有一個大概固定的溫度,。對減速機(jī)來說，過高的速度會使得內(nèi)部溫度快速上升,，導(dǎo)致的問題是,，過高的溫度使得內(nèi)部油脂變質(zhì)，潤滑性變差,，于是反過來又導(dǎo)致溫度上升,，摩擦力增大，磨損大大加快,，壽命大大縮短）,、本體外表面溫度（這個主要是體現(xiàn)機(jī)器人的散熱設(shè)計(jì)，散熱做得越好,，發(fā)熱體與機(jī)器人本體的溫差越小,，通俗地就是,，就是更多的熱量被本體吸走，然后帶到了外環(huán)境）,、外環(huán)境溫度等等,。一邊給機(jī)器人加速，一邊監(jiān)測各個傳感器的溫升情況,，一旦溫度超標(biāo),，機(jī)器人就自動降速，直接溫度與cycle time達(dá)到平衡,，此時測得的cycle time就是機(jī)器人sustain mode,。! g% D2 Z6 y* A" a" {6 ~" S
關(guān)于溫度條件，一般來說我們會設(shè)置電機(jī)表面的最高溫度為90度為上限,，或者是電機(jī)表面溫度與外環(huán)境的溫差小于50度,。90度是一個經(jīng)驗(yàn)值，可以保證外表面在這個溫度下,，內(nèi)部不會有溫度過高導(dǎo)致電機(jī)燒掉的風(fēng)險（當(dāng)然,，隨著電機(jī)的發(fā)展，也有可以容許更高溫度的電機(jī)出現(xiàn),，但如果電機(jī)與減速機(jī)直連,，大量的熱會傳給減速機(jī)，兩者相互影響,，又會導(dǎo)致減速機(jī)有過熱的風(fēng)險）,，至于第二個條件為什么是50度的溫差呢？因?yàn)槲覀儥C(jī)器人的容許運(yùn)行環(huán)境是在0~40度,，在夏天的時候,，我們測sustain mode時會門窗緊閉，將實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境溫度到弄在40度左右然后進(jìn)行測試,。我們在里面做測試簡直就是蒸桑拿,，這酸爽。
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然而,，如果是在冬天,，無論怎么門窗緊閉，室內(nèi)的溫度就是上不去,，室外冷,，室內(nèi)更冷。（南方的冬天用四個字形容就是——無處可逃）,。這個時候,，機(jī)器人很可能無論怎么跑，溫度就是上不去,，作為純真善良的我們當(dāng)然不能把這個時間作為sustain mode,，這樣就是在欺騙我們同樣純（bu）真（ming）善（zhen）良（xiang）的客戶,。所以，本著實(shí)事求是的原則,，既然我們機(jī)器人運(yùn)行環(huán)境定在40度,，電機(jī)最高運(yùn)行溫度定在90度，那么就以溫度為50度時機(jī)器人的cycle time作為機(jī)器人的sustain mode,。也正是因?yàn)槲覀冊谏嵘厦婊朔浅６嗟木蜏y試,，因此我們的burst mode與sustain mode之間相關(guān)并不會很大，客戶拿我們的機(jī)器人與其他家做產(chǎn)能對比測試的時候,，我們也會比較有底氣,，反而會建議客戶要測久了一點(diǎn)，路遙知馬力,。
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辟謠時刻到了
關(guān)于cycle time,，你可能會經(jīng)常聽到或看到一些看起來似乎很有道理的宣傳，然而,，很遺憾的是,，大部分也都只是宣傳而已。下面,，我們就來看看,，哪些你曾經(jīng)認(rèn)為理所當(dāng)然的宣傳，其實(shí)都是套路,。（備注,，我們這里講的都只針對小型機(jī)器人，中型,、大型機(jī)器人的特點(diǎn)又不相同,，有些說法不太適用,。）
謠言一：廠商標(biāo)這么快,，我應(yīng)用也可以跑這么快。這個誤區(qū)主要出現(xiàn)在客戶端,。我經(jīng)常聽到客戶抱怨機(jī)器人跑不到廠家標(biāo)的節(jié)拍,。這其實(shí)是廠家有點(diǎn)冤枉，首先,，個別不良廠家故意 虛標(biāo)cycle time這種不說了,，即使按實(shí)際測試標(biāo)出來，畢竟這個是研發(fā)參數(shù),，而實(shí)際應(yīng)用中,，機(jī)器人會帶不同的負(fù)載，負(fù)載越大,，cycle time當(dāng)然越慢,；不同的軌跡,，cycle time也可能慢起來；更重要的是,，研發(fā)測試是機(jī)器人只做來回跑的動作,，而實(shí)際應(yīng)用可以會抓取或者吸取某個東西，這個時候,，機(jī)器人需要確切到位,，而且需要有停留抓取或吸取的時間，應(yīng)用的節(jié)拍當(dāng)然會掉下來,。個別不良廠家也正是利用了這一點(diǎn)虛標(biāo)cycle time作為競爭籌碼,，如果客戶信以為真買了，那就掉大坑了,。
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謠言二：關(guān)節(jié)速度越大,，cycle time越快。這是誤解最多的一個,。很多廠商會宣稱自己的關(guān)節(jié)速度比其他的快,，所以他的節(jié)拍也更快。
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關(guān)節(jié)速度與電機(jī)最高轉(zhuǎn)速與減速機(jī)型號和減速比有關(guān),。電機(jī)轉(zhuǎn)速越高,，減速比越小，關(guān)節(jié)速度越高,，但同時,，輸出扭矩越小（不考慮傳動損失的情況下,，輸出扭矩等于電機(jī)扭矩乘以減速比）,。而不同型號的減速機(jī)的最高輸入轉(zhuǎn)速是不同的，減速機(jī)越大,，最高轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)速越小,，這個主要也是發(fā)熱問題的限制，所以電機(jī)轉(zhuǎn)速再快也沒有有,，減速機(jī)會限制你,。因此，所以的關(guān)節(jié)速度變大了,，要么是電機(jī)轉(zhuǎn)速提高了,，要么是減速比變小了。這個時候,，機(jī)器人的最高線速度確實(shí)是提高了,。很多人也理為當(dāng)然地認(rèn)為速度快了，cycle time當(dāng)然就更快了,。
錯,！第一,、在測cycle time的時候，因?yàn)榫嚯x很短,，機(jī)器人還沒有來得及達(dá)到最高速度就已經(jīng)開始減速了,，cycle time的測試過程機(jī)器人一直就處下加速減速的交替狀態(tài)，所以關(guān)節(jié)速度再快對cycle time根本沒有什么用,，因?yàn)楦九懿坏�,；第二、即使可以達(dá)到最快速度,，那也并不意味著cycle time會更快,。因?yàn)椴煌碾姍C(jī)的性能不同，其中有一個差距就是輸出力矩與速度的變化曲線,，超過額定轉(zhuǎn)速時,，電機(jī)的輸出扭矩會隨著速度的上升快速下降，而下降的速度就是不同品牌的差距,，性能好的電機(jī)扭矩下降得慢一點(diǎn),，而差一點(diǎn)的電機(jī)則是徒然下降。因此,，比如我的電機(jī)最高速度比你低,，但是我的扭矩下降慢，就是說我的加速度下降得比較慢,，更快達(dá)到最高速度,；而你的電機(jī)雖然最高轉(zhuǎn)速比較我快，但是速度上去之后,，扭矩急劇下降,，加速度上不去，速度上升很慢,，那同樣的軌跡,，很可能還是我比你快。因此說關(guān)節(jié)速度,，cycle time就快的人,，其實(shí)是在混淆概念。線速度也一樣,，對于小機(jī)器人來說，因?yàn)楣ぷ骺臻g小,，最大線速度是很少跑到的,，或者只是瞬間達(dá)到而已。
好了,，關(guān)于cycle time的干貨,，到這里就結(jié)束了,，后面在講各類機(jī)器人時也會再涉及到。下一篇,，我們將真正開始介紹機(jī)器人,，我們將從2017年最火的小型機(jī)器人——SCARA機(jī)器人講起。敬請期待,。
這是一個良心公眾號,，沒有廣告，只有干貨,，您的贊賞,，是對我的最大鼓勵。
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作者: 海角一棵樹 時間: 2017-12-19 21:59
了解了
作者: 未來第一站 時間: 2017-12-19 22:03
那個行業(yè)多少都有這種現(xiàn)象,，典型的用專業(yè)自創(chuàng)名詞忽悠人,。
作者: 只有快樂 時間: 2017-12-20 06:58
有良心的還是可以接受的
作者: liuyong453 時間: 2017-12-20 10:33
行業(yè)中人。講得讓我大開眼界,。
作者: ww112358134711 時間: 2017-12-20 10:39
* p$ w7 E) u2 e$ k謝謝,，關(guān)注微信公眾號“小型工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)”會有更多精彩內(nèi)容持續(xù)更新。
' W) d+ Z4 K1 v7 ]! t4 r
作者: ww112358134711 時間: 2017-12-20 10:39
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謝謝,，關(guān)注微信公眾號“小型工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)”會有更多精彩內(nèi)容持續(xù)更新,。, ]# c( L0 D1 {3 y+ s% T
作者: 韓良佐 時間: 2017-12-21 12:36
謝謝
作者: yaman218 時間: 2017-12-23 23:21
很詳細(xì)，很專業(yè),，不錯
作者: 莫大先生 時間: 2017-12-26 11:42
謝謝分享,。
作者: 星移斗轉(zhuǎn) 時間: 2018-1-11 07:11
學(xué)習(xí)了，支持一下
作者: wx_duP4gfv4 時間: 2018-1-11 23:27
機(jī)器人行業(yè)入門難不難,？
作者: ☆西北光☆ 時間: 2018-1-12 15:24
圖文并茂,，爽翻了！
作者: adminace 時間: 2018-1-15 11:12
受教了
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