“高速”，”高精度”这两个词,属于大家见得太多习以为常,细想之下又不知该如何准确解释的词。
这个题目可以拆成两个部分:
1、为什么对于“高速”和“高精度”没有明确的定义?
2、既然没有明确的定义,那什么情况下可以把自己的机器人称为”高速”和”高精度”的?
一、工业机器人为什么对于“高速”和“高精度”没有明确的定义?目前主要从两个方面来评价机器人的速度,一一个是各关节的*大转速;二是机械臂末端的空间运动速度(线速度和角速度)。
在每一台机器人的说明书上,都会列出各关节的*大转速,但很少给出*大空间线速度的值。( 有的厂商会在DataSheet中给出一个*大合成速度,但是这个值是各关节均以*大速度转动得到的合成速度,更多的还是反应关节的*大速度，没有太大实际意义 )在产品说明中不给出线速度的原因，是因为机械臂在不同的形态下， 可达到的*大速度是不一 样的。
为了说明这个问题,我们首先了解一下目前应用*多的工业机器人。从机械结构上可以分成三种,分别是串联6轴机器人(机械臂)、SCARA机器人( Selective Compliance Assembly RobotArm )和Delta机器人,见下图(为了简化说明, 4轴码垛/搬运, 7轴冗余机械臂,串并混连机器人等构型没有列出) :
以*常见的串联6轴工业机器人为例,其结构基本上与人类的胳膊一致。 大家想象一下自己的胳膊就是一个机械臂,伸直了抡与收回来再使劲抡,你的手能达到的*大速度是不一样的,伸直了抡明显会速度快很多,工业机器人同理。
而工业机器人属于高度灵活的可编程设备,不同的机器人应用中,可能会用到机器人伸直了的形态，也可能会用到收回来的形态, -切以实际应用为准。
因此机器人厂商无法定义-个”明确”的手臂状态(无法穷举,因为可能的机器人形态有无数种;也无法给出*常用形态,因为对一个客户常用的形态,对另外一个客户可能就不适用;即使凑出一个使用*多的形态,用户期望的运动方向又是不一样的,三维空间有6个自由度,他们之间的速度方向组合又是无穷多个) , 也就无法给出一一个”明确”的线速度大小。因此大多数厂商干脆就不会给出线速度大小,少数厂商会给出一个”*大空间合成速度”的参数,解释见上。
以上是对同-一个机器人而言,不同的形态对应不同的*大空间速度;而对于不同的机器人而言,情况又会不一样,主要有两个原因:
1.不同构型的工业机器人,由于机械结构的限制,能达到的*大理论速度不一样(假设关节*大速度相同) ,因此不同结构之间的机器人无法进行直接对比,也就无法使用同-种速度评判标准;2.对于同样结构的不同机器人,还有大小的区别。想想一下十八岁的成年人的胳膊和三岁小朋友的胳膊,即便要求成年人用和小朋友一样的肩部转速抡胳膊,由于成年人的臂展更长,末端手的速度必然会更大。
因此,不同臂展的机器人也无法使用同一种速度评判标准;借用一-张AB的产品全家福(侵删) ,大家感受一下不同大小 ,不同构型机器人之间的区别。
“高精度”问题比“高速”还要复杂一些，因为速度只有线速度和角速度两种,而精度指标很有多种，例如重复定位精度、重复姿态精度、**位姿精度、空间路径精度、线速度跟踪精度、角速度跟踪精度等等，在设计这些评测指标时,同样会遇到上述的各种限制。庆幸的是，由于目前工业机器人的应用领域仍然还不是非常广泛(相对于人类整个的生产活动)，因此当前只对重复定位精度和**位姿精度有较高的要求,这两个指标已经有了-些大概的共识。现在主流的工业机器人,重复定位精度高于+0.02mm ,全工作空间内**定位精度高于t1mm ,基本可以说是”高精度”机器人了。
二、既然没有明确的定义,那什么情况下可以把自己的机器人称为“高速”和“高精度”的?
当前的主流做法其实很简单:既然无法对不同大小,不同构型的机器人提供统一的评价指标,那就按照不同的机器人种类(一般按目标应用领域来分),分 别给出评价方法。
举两个例子。
比如说在小型6轴机器人领域(用于小型工件加工,如3C领域),一 般以标准节拍时间来作为速度性能指标的评价标准。
标准节拍时间是指:机器人携带1公斤的负载,从起点开始,向上移动25mm ,平移300mm ,向下运动25mm ,然后沿路径返回起点这样一个过程所耗费的时间,如下图(图中是NACHI的MZ07系列，标准节拍时间为0.31s）：
目前行业内**水平,可以将该指标控制在0.4s以下,比如EPSON的C4系列为0.37秒, C8系列为0.31秒, DENSO的VS系列可以做到0.33秒。感兴趣的可以看一下这个视频EPSON C4std motion1440感受一下。
再比如在码垛/搬运领域,主要是搬运外形统一, 重星比较大的物品，一 般是以每小时*多可搬运多少次来评价速度,这个指标同样可以抽象为一个类似小机器人的标准节拍时间,只不过由于臂展增加，往返距离会相应变大( 60kg负载,向上400mm ,平移2000mm ,向下400mm ,然后按原路径返回起点) , 如下图:
