機(jī)器人技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告參考

1、機(jī)器人技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書南昌大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院目 錄機(jī)電一體化和機(jī)器人的概念實(shí)驗(yàn)1 關(guān)節(jié)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)2 機(jī)器人控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)3 機(jī)器人電路結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)4 機(jī)器人手動(dòng)和回原點(diǎn)操作實(shí)驗(yàn)5 輸入、輸出信號(hào)調(diào)試實(shí)驗(yàn)6 命令語句實(shí)驗(yàn)7 多軸聯(lián)動(dòng)和示教編程操作和安全注意事項(xiàng)11 / 11文檔可自由編輯打印實(shí)驗(yàn)一 機(jī)器人系統(tǒng)認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 學(xué)習(xí)了解機(jī)器人系統(tǒng)基本組成和特點(diǎn)；2、 了解機(jī)器人系統(tǒng)各部分的作用及工作原理。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、 珠海市華普自動(dòng)化科技有限公司AT-Q六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人；2、 機(jī)器人控制柜一臺(tái)；三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)本實(shí)驗(yàn)關(guān)節(jié)機(jī)器人由底座、手臂、手腕、手部等組成六個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副（圖1

2、-1），每部分安裝減速機(jī)和電機(jī)（1-6軸）驅(qū)動(dòng)。圖1-1 機(jī)器人機(jī)械本體外觀圖2. 諧波傳動(dòng)減速器及工作原理諧波傳動(dòng)減速器（圖1-2）主要由剛輪、柔輪、波發(fā)生器H等三個(gè)基本構(gòu)件組成。諧波傳動(dòng)（圖1-3）通常采用波發(fā)生器主動(dòng)、剛輪固定、柔輪輸出的形式。圖1-2 諧波減速器外形圖當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪后，迫使柔輪的剖面由原先的圓形變成橢圓形，其長(zhǎng)軸兩端附近的齒與剛輪的齒完全嚙合，而短軸兩端附近的齒則與剛輪完全脫開。周長(zhǎng)上其他區(qū)段的齒處于嚙合和脫離的過渡狀態(tài)。當(dāng)波發(fā)生器沿圖示方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柔輪的變形不斷改變，使柔輪與剛輪的嚙合狀態(tài)也不斷改變，由嚙入、嚙合、嚙出、脫開、再嚙入，周而復(fù)始地進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)柔

3、輪相對(duì)剛輪沿波發(fā)生器H相反方向的緩慢旋轉(zhuǎn)。 圖1-3諧波傳動(dòng)原理圖工作時(shí)，固定鋼輪，由電機(jī)帶動(dòng)波發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)，柔輪作為從動(dòng)輪，輸出轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)。諧波減速器可獲得很大的傳動(dòng)比，承載能力高，體積小、重量輕，傳動(dòng)效率高、壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)平穩(wěn)、無沖擊，無噪音，運(yùn)動(dòng)精度高，柔輪材料的抗疲勞強(qiáng)度、加工和熱處理要求較高，工藝復(fù)雜。3. 行星減速器行星減速器（圖1-4）有三個(gè)行星輪圍繞一個(gè)太陽輪旋轉(zhuǎn)。該減速器輸出扭矩大、承載能力高，速比大、效率高，使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、安全可靠、噪聲低，是一種用途廣泛的工業(yè)產(chǎn)品，具有功率分流、多齒嚙合的特性。通過減速比、級(jí)數(shù)、齒輪套數(shù)、額定扭矩、滿載效率、平均壽命、潤(rùn)滑方式、

4、回程間隙等參數(shù)來說明行星減速器的規(guī)格和性能。 4. 機(jī)器人控制系統(tǒng)（圖1-5）主要由計(jì)算機(jī)、伺服/步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、電源、控制柜、顯示屏、操作按鍵、電氣電路等幾部分組成。計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝有運(yùn)動(dòng)控制芯片和控制軟件。其主要特點(diǎn)：圖1-4 行星齒輪減速器傳動(dòng)原理圖（1）采用多層線路板，32位高性能的CPU和FPGA可編程器件，應(yīng)用表貼元器件工藝，整套系統(tǒng)較為緊湊；（2）自主研發(fā)的AFDX05運(yùn)動(dòng)控制芯片；（3）6軸聯(lián)動(dòng)，可擴(kuò)展到24軸；（4）采用8寸彩色液晶屏；（5）執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)G代碼語言，并作了功能補(bǔ)充；（6）標(biāo)準(zhǔn)配置16路輸入、16路輸出接口；最多支持46路輸入40輸出接口。（7）全光電耦合隔離，抗干擾

5、強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定；（8）系統(tǒng)界面簡(jiǎn)潔大方，提供豐富的顯示及監(jiān)控信息模式；圖1-5 機(jī)器人本體及控制柜（9）通過鍵盤對(duì)機(jī)械手進(jìn)行在線示教操作，指揮六個(gè)步進(jìn)/伺服電機(jī)完成指定的動(dòng)作；（10）機(jī)械手各軸參數(shù)可設(shè)置，以提高機(jī)械手的整機(jī)性能。5. 伺服驅(qū)動(dòng)控制機(jī)器人控制系統(tǒng)通過程序指揮1-6軸步進(jìn)/伺服電機(jī)運(yùn)行，1-6軸安裝（金屬）接近傳感器，傳感器信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)可以接受外界的輸入信號(hào)，也可以按程序發(fā)出輸出信號(hào)。交流伺服（圖1-6）電動(dòng)機(jī)控制精度高，矩頻特性好，具有過載能力。經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)器（圖1-7分頻后發(fā)送到運(yùn)動(dòng)控制卡，用來反饋伺服電機(jī)實(shí)際運(yùn)行位置及實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。圖1-6 交流伺服系統(tǒng)圖1-7

6、 伺服驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)電動(dòng)機(jī)必須使用專用的驅(qū)動(dòng)電源（圖1-8步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器）。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移，當(dāng)它接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（步距角），旋轉(zhuǎn)以固定的角度一步一步運(yùn)行。通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位和調(diào)速的目的。圖1-8 步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器6、接近傳感器接近傳感器工作原理是利用振動(dòng)器發(fā)生的一個(gè)交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬目標(biāo)接近這磁場(chǎng)并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí)，在金屬目標(biāo)內(nèi)發(fā)生渦流，導(dǎo)致振動(dòng)衰減，以至接近傳感器的振動(dòng)器停振。接近傳感器的振動(dòng)器振動(dòng)及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控

7、制器 圖1-9 接近傳感器實(shí)物元件，達(dá)到接近傳感器的非接觸式之檢測(cè)的目的。實(shí)驗(yàn)二 機(jī)器人操作與編程一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解機(jī)器人系統(tǒng)的操作過程；2、了解機(jī)器人輸入、輸出信號(hào)調(diào)試過程；。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備3、六軸機(jī)器人；4、機(jī)器人控制柜一臺(tái)。三、手動(dòng)回原點(diǎn)操作1、 接通控制柜電源2、 按文件F1，再按文件F1，打開自動(dòng)回原點(diǎn)程序27號(hào)文件3、 按下 “X+”“X-”“Y+”“Y-”等軸信號(hào)按鍵，指揮電機(jī)運(yùn)動(dòng)到指定位置按鍵鍵盤如圖：4、按下 “X+”“X-”“Y+”“Y-”等軸信號(hào)按鍵，指揮電機(jī)運(yùn)動(dòng)到各軸傳感器旁邊指定位置，為自動(dòng)回原點(diǎn)作準(zhǔn)備。操作過程中，通過鍵盤“微動(dòng)”“低速”“中速”“高速”調(diào)整電機(jī)運(yùn)動(dòng)

8、的速度；從低到高速選擇）；5、按按鍵，電機(jī)以C軸B軸A軸Z軸Y軸X軸的順序，逐個(gè)返回機(jī)械原點(diǎn)；這是每次系統(tǒng)重新上電和示教前必須操作的。每個(gè)軸的原點(diǎn)信號(hào)端口的序號(hào)通過調(diào)試功能里的輸入檢測(cè)，檢測(cè)到的序號(hào)通過參數(shù)設(shè)置到系統(tǒng)內(nèi)。電機(jī)的復(fù)位方向、順序以及原點(diǎn)信號(hào)輸入端口，都通過參數(shù)功能設(shè)置。6、使用結(jié)束后，關(guān)閉控制柜電源；四、編程操作1、選擇打開系統(tǒng)里的一個(gè)空白文件后，通過按鍵切換系統(tǒng)狀態(tài)，如圖：機(jī)械手臂關(guān)節(jié)坐標(biāo)系與直角坐標(biāo)系的切換；：在線示教與示教再現(xiàn)的切換；在示教再現(xiàn)狀態(tài)下，功能命令不能操作；：調(diào)節(jié)示教過程的運(yùn)動(dòng)速度；2、命令類型按按鍵，切換操作命令，“命令類型”功能如下：G00、G01：為電機(jī)軸的

9、快速定位和直線插補(bǔ)命令，如圖：通過鍵盤指揮各個(gè)電機(jī)軸運(yùn)動(dòng)到指定位置，如圖：快移速度：移動(dòng)光標(biāo)，通過數(shù)字鍵輸入一個(gè)值；進(jìn)給速度：移動(dòng)光標(biāo)，通過數(shù)字鍵輸入一個(gè)值；G04：延時(shí)命令單位為毫秒；IO輸出控制：IO輸入控制：G90：絕對(duì)坐標(biāo)，當(dāng)前的坐標(biāo)點(diǎn)是從原點(diǎn)坐標(biāo)位置算起的計(jì)算方法；G91：相對(duì)坐標(biāo)，也稱增量坐標(biāo)，由前一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)算起的計(jì)算方法；在線示教操作首先，選擇命令類型，指揮電機(jī)運(yùn)動(dòng)只有在G00、G01命令下才可操作，在其它命令類型下按鍵是無反應(yīng)的；按下 “X+”“X-”“Y+”“Y-”等軸信號(hào)按鍵，指揮電機(jī)運(yùn)動(dòng)到指定位置后，按 “JOG”插入一行程序；示教過程中，通過鍵盤“微動(dòng)”“低速”“中速”“高速”調(diào)整電機(jī)運(yùn)動(dòng)的速度；在示教程序中插入一行延時(shí)命令，按命令類型選擇G04命令，通過數(shù)字鍵修改需要延時(shí)的時(shí)間，單位為毫秒。在示教程序中插入一行輸入輸出（I/O）控制命令，按命令類型選擇輸入輸出命令，通過鍵盤按鍵選擇IO端口，如圖3、示教再現(xiàn)按鍵盤“示教再現(xiàn)”鍵，當(dāng)系統(tǒng)顯示時(shí)，按鍵盤的“啟動(dòng)”鍵，系統(tǒng)運(yùn)行一次之前示教軌跡一遍。4、循環(huán)