這個(gè)題目可以拆成兩個(gè)部分：

 

　　為什么對于“高速”和“高精度”沒有明確的定義？

 

　　既然沒有明確的定義，那什么情況下可以把自己的機(jī)器人稱為“高速”和“高精度”的？

 

　　目前主要從兩個(gè)方面來評價(jià)機(jī)器人的速度，一個(gè)是各關(guān)節(jié)的最大轉(zhuǎn)速；二是機(jī)械臂末端的空間運(yùn)動(dòng)速度（線速度和角速度）。

 

　　在每一臺機(jī)器人的說明書上，都會列出各關(guān)節(jié)的最大轉(zhuǎn)速，但很少給出最大空間線速度的值。（有的廠商會在Data Sheet中給出一個(gè)最大合成速度，但是這個(gè)值是各關(guān)節(jié)均以最大速度轉(zhuǎn)動(dòng)得到的合成速度，更多的還是反應(yīng)關(guān)節(jié)的最大速度，沒有太大實(shí)際意義）在產(chǎn)品說明中不給出線速度的原因，是因?yàn)闄C(jī)械臂在不同的形態(tài)下，可達(dá)到的最大速度是不一樣的。為了說明這個(gè)問題，我們首先了解一下目前應(yīng)用最多的工業(yè)機(jī)器人。從機(jī)械結(jié)構(gòu)上可以分成三種，分別是串聯(lián)6軸機(jī)器人（機(jī)械臂）、SCARA機(jī)器人（Selective Compliance Assembly RobotArm）和Delta機(jī)器人，見下圖（為了簡化說明，4軸碼垛/搬運(yùn)，7軸冗余機(jī)械臂，串并混連機(jī)器人等構(gòu)型沒有列出）：

 

 

　　以最常見的串聯(lián)6軸工業(yè)機(jī)器人為例，其結(jié)構(gòu)基本上與人類的胳膊一致。大家想象一下自己的胳膊就是一個(gè)機(jī)械臂，伸直了掄與收回來再使勁掄，你的手能達(dá)到的最大速度是不一樣的，伸直了掄明顯會速度快很多，工業(yè)機(jī)器人同理。

 

　　而工業(yè)機(jī)器人屬于高度靈活的可編程設(shè)備，不同的機(jī)器人應(yīng)用中，可能會用到機(jī)器人伸直了的形態(tài)，也可能會用到收回來的形態(tài)，一切以實(shí)際應(yīng)用為準(zhǔn)。因此機(jī)器人廠商無法定義一個(gè)“明確”的手臂狀態(tài)（無法窮舉，因?yàn)榭赡艿臋C(jī)器人形態(tài)有無數(shù)種；也無法給出最常用形態(tài)，因?yàn)閷σ粋€(gè)客戶常用的形態(tài)，對另外一個(gè)客戶可能就不適用；即使湊出一個(gè)使用最多的形態(tài)，用戶期望的運(yùn)動(dòng)方向又是不一樣的，三維空間有6個(gè)自由度，他們之間的速度方向組合又是無窮多個(gè)），也就無法給出一個(gè)“明確”的線速度大小。因此大多數(shù)廠商干脆就不會給出線速度大小，少數(shù)廠商會給出一個(gè)“最大空間合成速度“的參數(shù)，解釋見上。以上是對同一個(gè)機(jī)器人而言，不同的形態(tài)對應(yīng)不同的最大空間速度；而對于不同的機(jī)器人而言，情況又會不一樣，主要有兩個(gè)原因：

 

　　1、不同構(gòu)型的工業(yè)機(jī)器人，由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，能達(dá)到的最大理論速度不一樣（假設(shè)關(guān)節(jié)最大速度相同），因此不同結(jié)構(gòu)之間的機(jī)器人無法進(jìn)行直接對比，也就無法使用同一種速度評判標(biāo)準(zhǔn)；

 

　　2、對于同樣結(jié)構(gòu)的不同機(jī)器人，還有大小的區(qū)別。想想一下十八歲的成年人的胳膊和三歲小朋友的胳膊，即便要求成年人用和小朋友一樣的肩部轉(zhuǎn)速掄胳膊，由于成年人的臂展更長，末端手的速度必然會更大。因此，不同臂展的機(jī)器人也無法使用同一種速度評判標(biāo)準(zhǔn)；

 

　　借用一張ABB的產(chǎn)品全家福（侵刪），大家感受一下不同大小，不同構(gòu)型機(jī)器人之間的區(qū)別。

 

 

　　“高精度”問題比“高速”還要復(fù)雜一些，因?yàn)樗俣戎挥芯€速度和角速度兩種，而精度指標(biāo)很有多種，例如重復(fù)定位精度、重復(fù)姿態(tài)精度、絕對位姿精度、空間路徑精度、線速度跟蹤精度、角速度跟蹤精度等等，在設(shè)計(jì)這些評測指標(biāo)時(shí)，同樣會遇到上述的各種限制。

 

　　慶幸的是，由于目前工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域仍然還不是非常廣泛（相對于人類整個(gè)的生產(chǎn)活動(dòng)），因此當(dāng)前只對重復(fù)定位精度和絕對位姿精度有較高的要求，這兩個(gè)指標(biāo)已經(jīng)有了一些大概的共識。

 

　　現(xiàn)在主流的工業(yè)機(jī)器人，重復(fù)定位精度高于±0.02mm，全工作空間內(nèi)絕對定位精度高于±1mm，基本可以說是“高精度”機(jī)器人了。2、既然沒有明確的定義，那什么情況下可以把自己的機(jī)器人稱為“高速”和“高精度”的？當(dāng)前的主流做法其實(shí)很簡單：既然無法對不同大小，不同構(gòu)型的機(jī)器人提供統(tǒng)一的評價(jià)指標(biāo)，那就按照不同的機(jī)器人種類（一般按目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域來分），分別給出評價(jià)方法。舉兩個(gè)栗子。

 

　　比如說在小型6軸機(jī)器人領(lǐng)域（用于小型工件加工，如3C領(lǐng)域），一般以標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拍時(shí)間來作為速度性能指標(biāo)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

 

　　標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拍時(shí)間是指：機(jī)器人攜帶1公斤的負(fù)載，從起點(diǎn)開始，向上移動(dòng)25mm，平移300mm，向下運(yùn)動(dòng)25mm，然后沿路徑返回起點(diǎn)這樣一個(gè)過程所耗費(fèi)的時(shí)間，如下圖（圖中是NACHI的MZ07系列，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拍時(shí)間為0.31s）：

 

 

　　目前行業(yè)內(nèi)頂級水平，可以將該指標(biāo)控制在0.4s以下，比如EPSON的C4系列為0.37秒，C8系列為0.31秒，DENSO的VS系列可以做到0.33秒。感興趣的可以看一下這個(gè)視頻EPSONC4stdmotion1440感受一下。再比如在碼垛/搬運(yùn)領(lǐng)域，主要是搬運(yùn)外形統(tǒng)一，重量比較大的物品，一般是以每小時(shí)最多可搬運(yùn)多少次來評價(jià)速度，這個(gè)指標(biāo)同樣可以抽象為一個(gè)類似小機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拍時(shí)間，只不過由于臂展增加，往返距離會相應(yīng)變大（60kg負(fù)載，向上400mm，平移2000mm，向下400mm，然后按原路徑返回起點(diǎn)），如下圖：

 

 

　　ABBIRB460碼垛機(jī)器人，一個(gè)小時(shí)內(nèi)最多可完成2190次標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拍，NACHI的LP系列每小時(shí)可完成1800次標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拍。