功能讲堂 | 附加轴电机运动曲线的设定
FANUC机器人行走轴是一款专供FANUC机器人使用的直线运动导轨平台,使用FANUC伺服电机驱动,通过精密减速机、齿轮、齿条进行传动,运动稳定,重复定位精度高,可增大机器人的动作可达性,提高生产节拍,在节省系统费用方面有着明显的优点。行走轴的运动直接由机器人控制器进行控制,不需要再添加额外的运动控制器。
FANUC在附加轴的配置设定上也是的非常方便,但是在进行机器人附加轴配置时,不少人对加减速时间“ACC/DEC TIME”产生疑问。如下图显示,为何在配置加速度时间时有两个示值acc_time1与acc_time2需要进行设定,很多人理解为acc_time1为加速时间,acc_time2为减速时间,其实这是不对的。那么这两个值究竟代表着什么意思呢?
简单的讲,acc_time1是电机从零转速达到所要求最高转速需花费的时间,acc_time2是电机从零加速度达到指定加速度需花费的时间。
假设acc_time2值为零,则速度曲线如下图,我们称之为梯形运动曲线,可以看到,在加速过程中,加速度值a是不变的。
假设acc_time2值为t2,则速度曲线如下图,我们称之为S形运动曲线,可以看到,在加速过程中,加速度值a是随时间而变化的。
那么两种曲线各有什么优缺点呢?
S形运动曲线,还有另一个名称是“冲力消除器”,顾名思义,它会消除冲力。S型运动曲线相比于梯形运动曲线,核心区别是S形曲线有额外的运动阶段,它实现了在加速度阶段和非加速阶段的平滑转变。
梯形曲线就没有这样的阶段,并且它是在加速度阶段和非加速度阶段立刻转变。而在加速度或者过渡时期的这种改变特性,我们称之为“冲力”,其定义为单位时间内加速度的变化。
用这个信息再去对比两者间的速度曲线图,我们可以发现,梯形曲线因为在加速度的瞬间改变,它会将大量的振动能量注入到系统中,对设备产生损害。
在实际生活经验中我们可以把开公交车作为S曲线对梯形曲线的典型例子。当车要减速到停止时,司机会踩刹车,如果他始终踩住刹车不放,则汽车会以恒定比率一直减速到停下来为止。在这时,汽车会前后振动几次才能稳定地停下来。这就是典型的梯形曲线运动过程。
而如果在踩刹车时,在汽车完全停止前,司机把脚平缓地从刹车上移开,这也是大多数人下意识的动作,这样汽车就会比较平稳的停止。这就是典型的S形曲线运动过程。
所以,在大多数应用场合下,应该使用S曲线,通常需设定t1约等于2倍的t2值, 以平滑的减少负载中的振动。当然,S曲线的缺点就是增加了加速用时间,所以在一些转换速度缓慢以及系统负载刚性较强的应用中,梯形曲线也是适合的。
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