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d8 g2 H; N* Y$ e! t* X% | 昨天我們講了入門(mén)級(jí)的干貨：關(guān)于cycle time背后的故事以及cycle time對(duì)于機(jī)器人性能的評(píng)價(jià)意義,，今天，我們更進(jìn)一步來(lái)揭密,，看看cycle time到底是怎么測(cè)出來(lái)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(shí)點(diǎn)比較多，所以我會(huì)講到哪里,，涉及到什么知識(shí)點(diǎn)就直接在旁邊備注,，比較本文會(huì)比較長(zhǎng)，也比較雜,。大家如果有什么疑問(wèn)也可以留言,，如果是我懂的而且可以說(shuō)的，必定知無(wú)不言,，言無(wú)不盡,。話不多說(shuō)，走你�,�,！
2 O/ a+ Q9 I0 {9 g Cycle time的測(cè)試條件
6 U6 d% z' j8 Z+ z& _ Cycle time的定義機(jī)器人沿著特定的軌跡（25-305-25）走一個(gè)來(lái)回的最短時(shí)間。這里實(shí)際說(shuō)的是兩個(gè)條件,。 第一,、選對(duì)軌跡。這個(gè)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(lái)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(zhǎng)，所以走相同的路徑時(shí)每個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的角度較小,，但同時(shí)每個(gè)關(guān)節(jié)的受力會(huì)比較少,，加速度會(huì)比較慢；而反過(guò)來(lái)在離基座比較的地方,，因?yàn)楸壅苟�,，所以關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的角度會(huì)比較大，但受力小,，加速度會(huì)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(gè)比較好的平衡上。
3 S! L: j4 B, Q 第二,、另一個(gè)條件就是盡量使所有的電機(jī)在同一時(shí)間達(dá)到飽和狀態(tài),，意思是讓機(jī)器人在運(yùn)行時(shí)達(dá)到最大加速度和速度，簡(jiǎn)單粗暴的理解就是所有電機(jī)用力用力齊用力就是了,。 這里其實(shí)并沒(méi)有太多的技巧,，最主要是需要時(shí)間去一點(diǎn)一點(diǎn)地測(cè)試，直到相同的軌跡,，機(jī)器人所用的時(shí)間最短,。這也是大部分廠家的測(cè)試方法。 劃重點(diǎn)：你知不知道你對(duì)Cycle time理解一直是錯(cuò)的 上面我們已經(jīng)講了cycle time的測(cè)試條件,，很多廠家的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拍也確實(shí)是這么測(cè)出來(lái)的,。但是如果大家有看我的上篇文章的話，每當(dāng)我聽(tīng)到一個(gè)很高的cycle time的時(shí)候,，我的第一反應(yīng)是這樣的,。 事實(shí)上，也曾經(jīng)有好多次商務(wù)的同事跑過(guò)來(lái)問(wèn)我,，為什么某某家的cycle time比我們快這么多,。而我的問(wèn)題是：他測(cè)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(shí)cycle time,，通俗來(lái)說(shuō)就是機(jī)器人在跑百米沖刺，測(cè)的是機(jī)器人的爆發(fā)力,，短時(shí)間內(nèi)可以跑多快,，一直這么沖刺，機(jī)器人是會(huì)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(zhǎng)時(shí)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(shí)跑出這個(gè)時(shí)間,。所以burst mode再快并沒(méi)有什么太大意義，sustain mode快才是真的快。 我曾經(jīng)問(wèn)過(guò)幾家機(jī)器人廠商,，他們的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拍到底是怎么測(cè)的,？以這個(gè)速度可以持續(xù)跑多久？得到的答復(fù)要么回復(fù)是瞬時(shí)達(dá)到,，要么支支唔唔說(shuō)不清,，極少聽(tīng)到敢說(shuō)可以24小時(shí)跑的。 那為什么大家都標(biāo)burst mode呢,？很簡(jiǎn)單,，數(shù)據(jù)好看，sustain mode一般都會(huì)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(wú)法測(cè)到的。Burst mode的測(cè)試其實(shí)是有點(diǎn)恐怖的,，每次我們?cè)谝粯菧y(cè)burst mode的時(shí)候,，從負(fù)一樓到六樓都可以聽(tīng)到樓板振動(dòng)的聲音，特別是負(fù)載稍大一點(diǎn)的時(shí)候,。比如下面測(cè)試小六軸的burst mode達(dá)到0.38s時(shí)截取的動(dòng)圖,，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)太快，末端幾乎是拍不清的,。 所以下次再有人跟你說(shuō)他們家標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拍有多快的時(shí)候,，你馬上反問(wèn)他，是burst mode還是sustain mode,？
: [; j' U6 p& \ S) G 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(gè)字——“熱”,。在機(jī)器人本體里，有兩大發(fā)熱體,，一個(gè)是電機(jī),，一個(gè)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(huì)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(shí)間內(nèi),，電機(jī)和減速機(jī)的溫度還沒(méi)有上來(lái)，而時(shí)間稍長(zhǎng)一點(diǎn),，電機(jī)溫度迅速上升,，此時(shí)如果散熱不良或者不及時(shí)降速的話,，電機(jī)內(nèi)部過(guò)熱，會(huì)將線圈的絕緣層熔化,，然后就是短路,，然后~~~~就沒(méi)有然后了~~~~~~ 因此，我們?cè)跍y(cè)試sustain mode的時(shí)候,，我們會(huì)在多個(gè)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(cè)不到的，但電機(jī)外表面與電機(jī)內(nèi)部有一個(gè)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(gè)大概固定的溫度,。對(duì)減速機(jī)來(lái)說(shuō)，過(guò)高的速度會(huì)使得內(nèi)部溫度快速上升,，導(dǎo)致的問(wèn)題是,，過(guò)高的溫度使得內(nèi)部油脂變質(zhì)，潤(rùn)滑性變差,，于是反過(guò)來(lái)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(gè)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(cè)各個(gè)傳感器的溫升情況,，一旦溫度超標(biāo)，機(jī)器人就自動(dòng)降速,，直接溫度與cycle time達(dá)到平衡,，此時(shí)測(cè)得的cycle time就是機(jī)器人sustain mode,。
1 ~0 _* |- b% S% H3 i 關(guān)于溫度條件,，一般來(lái)說(shuō)我們會(huì)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(gè)經(jīng)驗(yàn)值,，可以保證外表面在這個(gè)溫度下，內(nèi)部不會(huì)有溫度過(guò)高導(dǎo)致電機(jī)燒掉的風(fēng)險(xiǎn)（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(huì)傳給減速機(jī),，兩者相互影響,，又會(huì)導(dǎo)致減速機(jī)有過(guò)熱的風(fēng)險(xiǎn)），至于第二個(gè)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(shí)候，我們測(cè)sustain mode時(shí)會(huì)門(mén)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(cè)試,。我們?cè)诶锩孀鰷y(cè)試簡(jiǎn)直就是蒸桑拿，這酸爽,。 然而,，如果是在冬天，無(wú)論怎么門(mén)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(gè)字形容就是——無(wú)處可逃）,。這個(gè)時(shí)候，機(jī)器人很可能無(wú)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(gè)時(shí)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(shí)機(jī)器人的cycle time作為機(jī)器人的sustain mode。也正是因?yàn)槲覀冊(cè)谏嵘厦婊朔浅６嗟木蜏y(cè)試,，因此我們的burst mode與sustain mode之間相關(guān)并不會(huì)很大,，客戶拿我們的機(jī)器人與其他家做產(chǎn)能對(duì)比測(cè)試的時(shí)候，我們也會(huì)比較有底氣,，反而會(huì)建議客戶要測(cè)久了一點(diǎn),，路遙知馬力。 辟謠時(shí)刻到了 關(guān)于cycle time,，你可能會(huì)經(jīng)常聽(tīng)到或看到一些看起來(lái)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(lái)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(duì)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(shuō)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(gè)誤區(qū)主要出現(xiàn)在客戶端,。我經(jīng)常聽(tīng)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(gè)別不良廠家故意 虛標(biāo)cycle time這種不說(shuō)了,，即使按實(shí)際測(cè)試標(biāo)出來(lái)，畢竟這個(gè)是研發(fā)參數(shù),，而實(shí)際應(yīng)用中,，機(jī)器人會(huì)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(lái),；更重要的是,，研發(fā)測(cè)試是機(jī)器人只做來(lái)回跑的動(dòng)作，而實(shí)際應(yīng)用可以會(huì)抓取或者吸取某個(gè)東西,，這個(gè)時(shí)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(shí)間,，應(yīng)用的節(jié)拍當(dāng)然會(huì)掉下來(lái),。個(gè)別不良廠家也正是利用了這一點(diǎn)虛標(biāo)cycle time作為競(jìng)爭(zhēng)籌碼，如果客戶信以為真買(mǎi)了,，那就掉大坑了,。 謠言二：關(guān)節(jié)速度越大，cycle time越快,。這是誤解最多的一個(gè),。很多廠商會(huì)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,。 關(guān)節(jié)速度與電機(jī)最高轉(zhuǎn)速與減速機(jī)型號(hào)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(shí)，輸出扭矩越�,。ú豢紤]傳動(dòng)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(hào)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(gè)主要也是發(fā)熱問(wèn)題的限制,，所以電機(jī)轉(zhuǎn)速再快也沒(méi)有有,，減速機(jī)會(huì)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(gè)時(shí)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(cuò)！第一,、在測(cè)cycle time的時(shí)候,，因?yàn)榫嚯x很短，機(jī)器人還沒(méi)有來(lái)得及達(dá)到最高速度就已經(jīng)開(kāi)始減速了,，cycle time的測(cè)試過(guò)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(duì)cycle time根本沒(méi)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(huì)更快,。因?yàn)椴煌碾姍C(jī)的性能不同,，其中有一個(gè)差距就是輸出力矩與速度的變化曲線，超過(guò)額定轉(zhuǎn)速時(shí),，電機(jī)的輸出扭矩會(huì)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(shuō)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(shuō)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(duì)于小機(jī)器人來(lái)說(shuō)，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(lèi)機(jī)器人時(shí)也會(huì)再涉及到,。下一篇,，我們將真正開(kāi)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(qǐng)期待,。 這是一個(gè)良心公眾號(hào)，沒(méi)有廣告,，只有干貨,，您的贊賞，是對(duì)我的最大鼓勵(lì),。 8 e/ l) ?, d* S8 G2 Z
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發(fā)表于 2017-12-19 21:16:20
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