在前面一篇文章《工业机器人的运动停止-刹车测试》里，LT提到IRC5的safemove组件具有自动刹车测试（Automatic Brake test）的功能。但是 SafeMove White Paper 仅仅是概念性地讲了一下。要获得更具体的内容，可以参见 ABB RobotStudio 5.14 的帮助文件 SafeMove.chm，这个前面 LT 在介绍RS5.14时（《ABB RobotStudio 新版本 5.14 初接触》）已经推荐过，见下图，关于 safemove详细特性，可在此 chm文档里阅读获取。其实，为啥说起chm，因为 LT 手里面没有pdf 版本的safemove文档啊，这个才是主要原因 -_-!  另外提一点，ABB也把实现safemove的硬件称之为 Safety Controller 。(*注1)

在这个手册里，刹车测试被称为 “Cyclic Brake Check” ，功能描述也与白皮书里描述的有所区别，在白皮书里描述刹车测试时如果轴有移动会产生stop0，而在这个chm文档里面是说如果轴有移动则系统切换到reduced speed模式。这是原话

The brake check is initiated by the robot controller or an external PLC. The robot moves to a safe position where the brakes are locked with servos engaged. The motors of the robot are then used to generate torque. If any axes moves, the system is set in reduced speed mode. A new successful brake check must be performed before the robot can be used again with normal speeds.With a defined interval (brake cycle time), the robot must move to the safe position and perform a brake test. If the brake check is not performed within the brake cycle time an error message is generated, and depending on configuration the robot will be set to reduced speed or keep its normal supervision levels. A warning appears on the FlexPendant a predefined time (prewarning time) before the brake cycle time has passed.

软件细节我们暂且不考虑，下面来分析硬件是如何实现自动刹车测试的。在《浅谈工业机器人的运动停止》里提到过 “ 而对于伺服电机驱动器的供电模式，工业机器人电气系统的典型结构是串联两个接触器，而这两个接触器的吸合放开控制，由机器人的安全电路模块来控制” 。另外，刹车电源电路同样经过这两个接触器。当这两个接触器吸合时，给后部电路的刹车电源同时也接通了。后部电路就依据不同品牌的机器人就不同了，比如有的品牌的机器人，每个轴都是单独一个驱动器来驱动，那么这个轴的电机的刹车就由对应的驱动器来控制。而ABB机器人不是这样的结构，ABB的一个驱动器可以驱动2~3个轴，比如小型的机器人，2个驱动器就可以驱动6个轴了。而刹车电路呢，在两个接触器后面又串接了另外一个接触器，我们称之为刹车接触器吧。这样，如果想要解开abb机器人的刹车，那么三个接触器都要吸合才能构成通路。

当然刹车自动测试也只是IRC5以后才出来的产物，而且还是safemove带来的，也就是说IRC5在safemove之前没有这个自动测试的功能，但是既然能加入了 safemove而能自动测试，那么说明了IRC5的硬件结构满足了这个特性（这一段话很拗口….）。这个确实从电气结构上说得过去。

分析下面的IRC驱动模块电气图（*注2）

K43和 K42就是前面所说的两个接触器，K44就是所谓的刹车接触器。机器人工作时的顺序应该是这样的，操作使motor on 时，安全条件满足的情况下，K43和K42吸合，给驱动部分供电，与此同时，驱动部分检测L1L2L3电压是否正常，如果正常则吸合K44，从而电机刹车得电被松开。

LT 推测 其自动刹车测试应该是这样运作的：（注意是推测，因为LT并没有实际拿一个IRC5测试验证过）

当自动刹车测试请求时，K43和K42保持吸合状态，这样驱动部分仍得电，而K44被断开，刹车线圈失去电压，刹车抱死电机。控制系统开始给电机一个旋转力矩，与此同时safety controller 在一个时间间隔内监测电机的位置是否发生变化，如果超出了公差范围，那么就表明电机的刹车有问题了。

以前 LT 在思考这个自动刹车测试如何运作时，曾很是想不通，为什么呢，因为 LT前面的工作虽然是ABB工业机器人的维护工作，但是只限于S4/S4C/S4C+的型号，IRC5型号并没有实际使用维护过，从而导致S4C系列形成的观念影响了思考。那么有什么区别呢？区别就在于上图的绿色方框部分。在S4C+的电气结构里，这个地方还是与刹车接触器有关的，请看下图，多了两组触点和两个电阻。

如果 IRC5 还保持这样的结构，那么上面推测自动刹车测试的过程就不能成立了。

*注1   Safety controller, DSQC 647 (3HAC026272-001)

*注2   IRC5 Product Manual  3HAC021313-001_revH_en   page372

相关文章：

• 浅谈工业机器人的运动停止 http://www.davidrobot.com/2010/08/stop-of-robot.html

• 再谈工业机器人的运动停止 http://www.davidrobot.com/2010/10/about-stops-of-robots.html

• ABB工业机器人用户必读 SafeMove White Paper 及其他 http://www.davidrobot.com/2011/02/abb_robot_safemove_white-paper_and_others.html

• 工业机器人的运动停止-刹车测试   http://www.davidrobot.com/2011/07/stop-of-robot_brake-check.html

好莱坞大片《危情时速》讲述了一个高速的火车在无人掌控的情况下，逐渐加速，直至速度大到怎么也停不住的故事，又名《煞不住》。结局当然是我们的美国英雄克服重重艰辛，进入列车控制室，把刹车手柄拉下。就这么简单。刹车能不重要？！下面我们要谈谈运动的工业机器人怎么能有效停下来。在目前的工业机器人系统中，机械部分运转动力来源还是伺服电机。下图就是一种伺服电机的剖面图。

其机械制动就是依靠电机里面的刹车机构（见下图，以某个KUKA机器人培训PPT中的截图来说明，本文目前只讨论机械刹车），当发生 stop 0 的运动停止时，就依靠刹车来制动。如果，刹车失效的话？在该停的时候没能停下来，有可能就会发生像7.23动车追尾一样的严重事故。刹不住导致高速撞击将会让机器人和工件工具甚至现场人员承受不可预料的后果，尽管发生这类情况的几率很小。

所以相关的工业机器人都提到一个安全测试-刹车测试，目的是在可控的状况下，检测电机的刹车是否能正常运作。那具体是怎么样的呢？我们来查阅最出名的工业机器人品牌ABB，其产品 IRB7600 的产品手册，找到了 Brake Testing 一节。

ABB的手册 是这样来描述 how to test 的： 1、 移动机器人各轴到承受重力最大的位置；2、在控制柜上操作使电机Motor OFF，即使电机掉电；3、检查机器人是否偏离了步骤1的位置。由此来判刹车功能是否正常。如果没有移动，那么刹车就是完好的。（注1*）

1.2.3.4. Brake testing
When to test
During operation the holding brake of each axis motor wear normally. A test may be performed to determine whether the brake can still perform its function.

How to test
The function of the holding brake of each axis motor may be checked as detailed below:
1. Run each manipulator axis to a position where the combined weight of the manipulator arm and any load is maximized (max. static load).
2. Switch the motor to the MOTORS OFF position with the Operating mode selector on the controller.
3. Check that the axis maintains its position.
If the manipulator does not change position as the motors are switched off, then the brake function is adequate.

那么，我们怎么知道机器人是否偏离了步骤1的位置呢？ABB 的产品手册上没有详细介绍，难道就是用肉眼看了？汗 -_-!

随后 LT 在查阅 ABB 工业机器人 safemove 白皮书时，发现 ABB 介绍 safemove 过程中，对刹车检测做了详细的介绍。

5.4 Brake check

The brake check is initiated by the robot controller or an external PLC. The robot moves to a safe position where the brakes are locked with the servos engaged. The motors of the robot are then used to generate a torque. If the robot moves, a category 0 stop occurs and a successful brake check must be performed before the robot can be used again.

With a defined interval (brake cycle time), the robot must move to the safe brake position and activate a switch. If the brake check is not performed within the brake cycle time, the robot is stopped. A warning is shown on the Flexpendant a pre-defined time (pre-warning time) before the brake cycle time has passed. A Cyclic Brake Check can be configured to show a warning but not stop the robot.

检测原理就是让机器人移动到一个安全位置，电机刹车释放，然后让电机产生一个扭矩，如果机器人某个轴的电机移动（转动）超出了设定的允许范围，那么表示刹车测试失败。一个机器人重新使用前必须做刹车测试。在 page 30 出指出 safemove 具有 “Automatic Brake test” 功能（注2*）。

思考：当发生emergency stop (E-stop) 时，工业机器人应该执行 stop0 还是 stop1 还是 stop2 ?

注1：ABB IRB7600 product manual 《3HAC 022033-001 Revision: B》  page29 “1.2.4.4. Brake testing ”

注2：ABB 《SafeMove White Paper 》page19  “5.4 Brake check”

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• 再谈工业机器人的运动停止 http://www.davidrobot.com/2010/10/about-stops-of-robots.html

• ABB工业机器人用户必读 SafeMove White Paper 及其他 http://www.davidrobot.com/2011/02/abb_robot_safemove_white-paper_and_others.html