RPM模塊（Robot Performance Measurement）

（承接上篇）

3. 動(dòng)態(tài)性能規(guī)范的測(cè)量晋控。

ISO9283：1998機(jī)器人動(dòng)態(tài)性能規(guī)范包括以下幾項(xiàng)

-位置穩(wěn)定時(shí)間

-位置超調(diào)量

-軌跡準(zhǔn)確度和重復(fù)性

-重定向軌跡準(zhǔn)確度

-拐角偏差

-軌跡速度特性

-最小定位時(shí)間

-擺動(dòng)偏差

a）. 穩(wěn)定時(shí)間和超調(diào)量的測(cè)量

標(biāo)準(zhǔn)推薦首先進(jìn)行穩(wěn)定時(shí)間試驗(yàn)秤皿，以保證在其他靜態(tài)試驗(yàn)中測(cè)量系統(tǒng)可以正確等待足夠的時(shí)間龟聊，獲取機(jī)器人穩(wěn)定狀態(tài)下的數(shù)據(jù)苫担。在API RMS軟件中脓甘，由于硬件采樣頻率高達(dá)3000Hz，軟件輸出速率1000Hz滓层，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以提供高動(dòng)態(tài)性茅祠，可以精確計(jì)算出穩(wěn)定時(shí)間和超調(diào)量，穩(wěn)定時(shí)間的測(cè)量精度為1ms禁糖。穩(wěn)定時(shí)間和超調(diào)量的設(shè)置中有兩個(gè)重要輸入?yún)?shù)舒跌，Limit Band和 Stable Band，其中Limit Band是標(biāo)準(zhǔn)中要求設(shè)定的機(jī)器人穩(wěn)定指標(biāo)狞穗，機(jī)器人末端位置變動(dòng)小于這個(gè)Limit Band參數(shù)被認(rèn)為達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)概丢，Limit Band一般認(rèn)為等于機(jī)器人廠家標(biāo)稱的位置重復(fù)性，例如標(biāo)稱重復(fù)性為0.03mm的機(jī)器人民轴，Limit Band應(yīng)該設(shè)置為0.03mm攻柠。

此外為了認(rèn)定機(jī)器人當(dāng)前位置是否達(dá)到最終穩(wěn)定狀態(tài)，API RMS軟件引入了另一個(gè)輸入?yún)?shù)Stable Band后裸，因?yàn)長(zhǎng)imit Band有時(shí)候數(shù)值偏大瑰钮，即使位置變化小于Limit Band冒滩，機(jī)器人仍然持續(xù)一定的抖動(dòng)，直接計(jì)算會(huì)導(dǎo)致最終穩(wěn)態(tài)位置判斷不準(zhǔn)飞涂，從而影響超調(diào)量和穩(wěn)定時(shí)間的計(jì)算旦部。例如上圖中，機(jī)器人最終穩(wěn)定在0.02mm以內(nèi)较店，如果Limit Band設(shè)置值為0.05mm士八，抖動(dòng)從0.05mm衰減到0.02mm期間的數(shù)據(jù)會(huì)被計(jì)入最終穩(wěn)態(tài)位置（取平均），影響最終結(jié)果梁呈。Stable Band反映的是測(cè)量系統(tǒng)讀數(shù)被機(jī)器人自身剛性婚度、環(huán)境條件及其他外界因素影響而導(dǎo)致的本底噪聲。Stable Band 數(shù)值必須小于或等于Limit Band數(shù)值官卡。

b）. 重定向軌跡準(zhǔn)確度

重定向軌跡準(zhǔn)確度的試驗(yàn)軌跡是穿過立方體中P1點(diǎn)的一段水平直線（P6-P9）蝗茁，重定向的含義是指機(jī)器人末端中心保持在直線軌跡上，但是運(yùn)動(dòng)過程中必須連續(xù)動(dòng)態(tài)改變姿態(tài)角剥乍。這也是所有14項(xiàng)ISO9283試驗(yàn)規(guī)范中唯一需要改變姿態(tài)角的試驗(yàn)泊术，旨在考核機(jī)器人對(duì)姿態(tài)角動(dòng)態(tài)控制的性能優(yōu)劣，在噴涂和打磨這一類對(duì)姿態(tài)角要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合尤為關(guān)鍵斧炎。這項(xiàng)試驗(yàn)同時(shí)要求測(cè)量系統(tǒng)能夠精確標(biāo)定出工具中心點(diǎn)沃菩，由于姿態(tài)角變化，工具不再是平動(dòng)铝寿，工具中心點(diǎn)的標(biāo)定誤差會(huì)直接導(dǎo)致軌跡誤差片迁。

一般機(jī)器人標(biāo)定工具中心有一點(diǎn)法和四點(diǎn)法，其原理都是用實(shí)際工具的端去對(duì)齊一個(gè)固定針尖參考點(diǎn)陷克，一點(diǎn)法通過一個(gè)已知工具來(lái)傳遞參考點(diǎn)位置煞肠，多點(diǎn)法則通過多方向?qū)R參考針尖，求解計(jì)算出參考點(diǎn)位置版幕，二者都要求用目測(cè)方式來(lái)物理對(duì)齊工具中心乏束，不僅有很大人因誤差，而且受限于工具尖端和考點(diǎn)尖端的形狀誤差衔甲。對(duì)于激光跟蹤儀系統(tǒng)來(lái)說(shuō)糖埋，完全沒有必要這么繁瑣，API RMS可以用繞工具中心旋轉(zhuǎn)扬跋，連續(xù)跟蹤目標(biāo)的方法阶捆，精確得到當(dāng)前工具中心完全避免了人目測(cè)對(duì)準(zhǔn)帶來(lái)的誤差凌节。

c）. 拐角偏差

拐角偏差試驗(yàn)實(shí)際上包含兩類拐角方式钦听，一類為尖銳拐角，機(jī)器人在執(zhí)行直角轉(zhuǎn)向軌跡時(shí)倍奢，要求到達(dá)拐角時(shí)速度降到零朴上，然后在離開拐角方向上從零開始加速垒棋，檢驗(yàn)機(jī)器人的加減速控制性能，另一類為圓弧拐角痪宰，為了保證機(jī)器人工作的平穩(wěn)叼架，在直角拐角處，指令控制機(jī)器人劃出1/4圓弧過渡衣撬，需要評(píng)估實(shí)際過渡圓弧半徑和指令中給定的圓弧半徑之間的偏差乖订。綜合起來(lái)都是檢驗(yàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)控制性能。拐角偏差試驗(yàn)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的高速采樣性能提出了很高的要求具练，由于機(jī)器人速度通常達(dá)到2米/秒乍构，一些采樣速率較低的硬件系統(tǒng)無(wú)法獲取軌跡上足夠密集的樣本，對(duì)拐角偏差結(jié)果的計(jì)算會(huì)帶來(lái)很大的影響喝壹。API RMS系統(tǒng)的1000赫茲數(shù)據(jù)傳輸率仓近，是目前市面上采樣率最高的機(jī)器人測(cè)量系統(tǒng)。

d）. 軌跡速度特性

軌跡速度特性是測(cè)量機(jī)器人執(zhí)行指令控制下速度的準(zhǔn)確度旱已，也包含了對(duì)其加減速性能的考核肌蛮。一些測(cè)量軟件將軌跡速度試驗(yàn)和軌跡準(zhǔn)確度、重復(fù)性的試驗(yàn)合并執(zhí)行殿漆，這是極其錯(cuò)誤的忍猛。軌跡準(zhǔn)確度和重復(fù)性試驗(yàn)推薦采用的是立方體體對(duì)角線（例如C1-C7），考核多軸聯(lián)動(dòng)對(duì)末端工具中心運(yùn)動(dòng)軌跡的控制精度腊匆，在數(shù)據(jù)分析中盼蝴，軌跡準(zhǔn)確度和重復(fù)性計(jì)算只提取體C1-C7對(duì)角線上P2-P4之間的數(shù)據(jù)，而C1-P2隙趣，P4-C7之間的數(shù)據(jù)卖织，由于存在工具運(yùn)動(dòng)折返，加減速導(dǎo)致的抖動(dòng)旱万，會(huì)明顯脫離直線軌跡萤晴，必須按照標(biāo)準(zhǔn)排除在外的，顯然胁后，遵循ISO9283不可以任意改變機(jī)器人試驗(yàn)路線和數(shù)據(jù)截取店读。反觀軌跡速度特性試驗(yàn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，必須在P2點(diǎn)從速度為零開始加速攀芯，到達(dá)P4點(diǎn)速度降為零停止屯断，選取25%~75%行程計(jì)算速度特性，如果機(jī)器人無(wú)法在P2開始的前25%行程內(nèi)加速到指令速度侣诺，或者被迫于75%行程以前開始減速殖演，那么中間段的速度波動(dòng)FV就會(huì)反映出速度波動(dòng)過大，也就是加減速性能有欠缺年鸳。因此絕不可以將軌跡準(zhǔn)確度趴久、重復(fù)性試驗(yàn)和軌跡速度特性試驗(yàn)合并執(zhí)行丸相，因?yàn)樗麄兊膶?shí)驗(yàn)軌跡雖然位于同一條直線上，但是起點(diǎn)和終點(diǎn)都不相同彼棍。

e）. 最小定位時(shí)間

最小定位時(shí)間試驗(yàn)可能是所有試驗(yàn)中最令人費(fèi)解的一項(xiàng)灭忠，其實(shí)這個(gè)試驗(yàn)類似汽車的百公里加速試驗(yàn)和剎車試驗(yàn)的結(jié)合。機(jī)器人必須以折返跑的方式在立方體體對(duì)角線上完成一段運(yùn)動(dòng)座硕，每次折返時(shí)都必須達(dá)到完全穩(wěn)態(tài)攘体，每次折返后的下一次行程都比前一次行程增加一倍左右，這項(xiàng)試驗(yàn)旨在考核機(jī)器人的快速工作效率门痕，如果一臺(tái)機(jī)器人能夠快速啟動(dòng)田蝠，停止，快速定位到達(dá)投入工作狀態(tài)慈翔，自然就可以以更高的效率工作权塑。

f）. 擺動(dòng)偏差

擺動(dòng)偏差適用于進(jìn)行擺焊作業(yè)的機(jī)器人，擺焊的目的是通過改變焊接方向和位置因镊，減少焊縫局部熱量聚集托茅，控制焊接速度和配合焊絲熔化速率和進(jìn)給量，得到更好的焊縫質(zhì)量晋劫。因此层焚，擺焊是一個(gè)與時(shí)間高度相關(guān)的受控運(yùn)動(dòng)，測(cè)量系統(tǒng)必須提供精確的時(shí)鐘怎机，高速率采樣岸腔，才能評(píng)價(jià)出準(zhǔn)確的擺焊頻率和擺幅，在這點(diǎn)上API RMS的優(yōu)勢(shì)是不言而喻的仲闽。

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