【正文】 實(shí)驗(yàn)十 三自由度機(jī)器人模型運(yùn)行實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）通過該實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生了解自動化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的構(gòu)思；（2）通過總體方案的設(shè)計(jì)讓學(xué)生學(xué)會繪制控制系統(tǒng)流程圖，掌握信號傳遞和控制的方法；（3）通過總體方案的構(gòu)思讓學(xué)生掌握各機(jī)械零部件、傳感器、控制元器件的工作原理及其性能；（4）通過實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行讓學(xué)生了解運(yùn)行的可靠性、安全性是采用何種元器件實(shí)現(xiàn)的。二、實(shí)驗(yàn)器材（1）三自由度機(jī)器人模型一臺；（2）9V外接電源一個；（3）PC機(jī)一臺；（4）LLWin軟件一套；（5）接口電路板一塊（帶串行接口線）；（6）結(jié)構(gòu)樣本圖一張。三、實(shí)驗(yàn)原理如結(jié)構(gòu)樣本圖所示，三自由度機(jī)器人模型主要工作是夾持和移動工件，它由底座、身體、手臂和夾鉗四部分組成，分別由四個電機(jī)驅(qū)動。電機(jī)M1負(fù)責(zé)底座的運(yùn)動，限位開關(guān)E1限制底座向右旋轉(zhuǎn)的位置，限位開關(guān)E2限制的底座旋轉(zhuǎn)的行程。電機(jī)M2負(fù)責(zé)手臂的伸縮運(yùn)動，限位開關(guān)E3限制手臂的后退的位置，限位開關(guān)E4限制手臂前進(jìn)的行程。電機(jī)M3負(fù)責(zé)手臂的升降運(yùn)動，限位開關(guān)E5限制手臂上升的位置，限位開關(guān)E6限制手臂升降的行程。電機(jī)M4負(fù)責(zé)夾鉗的開合運(yùn)動，限位開關(guān)E7負(fù)責(zé)檢測夾鉗是否張開，限位開關(guān)E8限制夾鉗閉合的程度。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）觀察三自由度機(jī)器人模型，熟悉三自由度機(jī)器人模型的各個模塊，了解三自由度機(jī)器人模型的基本結(jié)構(gòu)；（2）按照連線圖檢查線路，將電源、接口板和計(jì)算機(jī)連接好。（3）對各個部分進(jìn)行檢測；（4）在老師指導(dǎo)下調(diào)試出控制程序，對三自由度機(jī)器人模型進(jìn)行控制操作。理解三自由度機(jī)器人模型的工作原理。五、實(shí)驗(yàn)報告內(nèi)容（1）用通過對限位開關(guān)的計(jì)數(shù)來控制三自由度機(jī)器人模型的位置時，如果設(shè)定值超出行程，會有什么結(jié)果，為什么？實(shí)驗(yàn)十一 柔性加工流水線模型運(yùn)行實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）通過該實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生了解自動化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的構(gòu)思；（2）通過總體方案的構(gòu)思讓學(xué)生了解該系統(tǒng)的工作原理，并學(xué)會繪制控制系統(tǒng)流程圖，掌握物料流、信息流、能量流的流動路徑；（3）通過總體方案的構(gòu)思讓學(xué)生掌握各機(jī)械零部件、傳感器、控制元器件的工作原理及其性能；（4）通過實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行讓學(xué)生了解運(yùn)行的可靠性、安全性是采用何種元器件來實(shí)現(xiàn)的。二、實(shí)驗(yàn)器材（1）柔性加工流水線模型一臺；（2）可編程控制器一臺；（3）接口模塊二個； （4）結(jié)構(gòu)樣本圖一張。三、實(shí)驗(yàn)原理如結(jié)構(gòu)樣本圖所示，柔性加工流水線模型主要完成工件從進(jìn)料處被運(yùn)送到各臺機(jī)床進(jìn)行加工然后從出料處取出這一加工過程，整個過程由可編程控制器PLC來控制。它由三臺機(jī)床、三條傳送帶和一個推桿組成。限位開關(guān)E1檢測進(jìn)料處是否有工件，電機(jī)M1將工件從進(jìn)料處推到第一條傳送帶上，由限位開關(guān)EE17限制推桿的位置，并由單向光傳感器E3檢測工件是否被傳送到了傳送帶上。電機(jī)MMM4分別帶動三條傳送帶，電感式接近開關(guān)EEE6檢測工件是否到達(dá)被加工位置。電機(jī)M5負(fù)責(zé)第一臺機(jī)床——立式磨床的上下運(yùn)動，電機(jī)M6負(fù)責(zé)立式磨床的磨削運(yùn)動，限位開關(guān)EE8限制立式磨床的上下運(yùn)動的位置。電機(jī)M7負(fù)責(zé)第二臺機(jī)床——綜合加工機(jī)床的上下運(yùn)動，電機(jī)M8負(fù)責(zé)換刀，電機(jī)M9負(fù)責(zé)刀具的運(yùn)動，限位開關(guān)EE10限制綜合加工機(jī)床的上下運(yùn)動的位置，限位開關(guān)E11控制換刀時的轉(zhuǎn)角。電機(jī)M10負(fù)責(zé)第三臺機(jī)床——立式鉆銑床的上下運(yùn)動，電機(jī)M11負(fù)責(zé)、立式鉆銑床的刀具運(yùn)動，電機(jī)M12負(fù)責(zé)立式鉆銑床的前后運(yùn)動，限位開關(guān)E1E13限制立式鉆銑床的上下運(yùn)動的位置，限位開關(guān)E1E15限制立式鉆銑床的前后運(yùn)動。單向光傳感器E16檢測工件是否被傳送到了出料處。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）觀察柔性加工流水線模型，熟悉柔性加工流水線模型的各個模塊，了解柔性加工流水線模型的基本結(jié)構(gòu)；（2）按照連線圖檢查線路，將電源、接口板連接好。（3）對各個部分進(jìn)行檢測；（4）在老師指導(dǎo)下調(diào)試出控制程序，對柔性加工流水線模型進(jìn)行控制操作。理解柔性加工流水線模型的工作原理。五、實(shí)驗(yàn)報告內(nèi)容（1）簡述第二臺機(jī)床——綜合加工機(jī)床的工作原理。（2）敘述電感式接近開關(guān)的工作原理。實(shí)驗(yàn)十二 自動運(yùn)動機(jī)構(gòu)位置與速度控制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框圖中各元件的原理及用途；（2）通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生借助于主程序流程圖了解位置控制和速度控制系統(tǒng)的原理及其概念。二、實(shí)驗(yàn)器材（1）流體靜壓絲杠螺母副和多孔質(zhì)節(jié)流球軸承中和實(shí)驗(yàn)臺一臺；（2）交流伺服電機(jī)一臺；（3）驅(qū)動器一臺；（4）電機(jī)控制卡一個；（5）光柵尺一個；（6）計(jì)算機(jī)一臺。三、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由PC機(jī)、電機(jī)控制卡、交流伺服電機(jī)及其驅(qū)動器、實(shí)驗(yàn)臺（采用流體靜壓絲杠螺母實(shí)驗(yàn)臺）、位移傳感器組成。圖1 控制接線圖PC機(jī)伺服電機(jī)驅(qū)動器顯示轉(zhuǎn)速電機(jī)控制卡實(shí)驗(yàn)臺輸入速度指令輸出圖2 速度控制系統(tǒng)組成框圖控制接線圖如圖1所示，將脈沖信號通過芯片AM26LS31轉(zhuǎn)換連接到PLUS1和PLUS2，將方向信號（高電平，電機(jī)正轉(zhuǎn)；低電平，電機(jī)反轉(zhuǎn)）通過AM26LS31轉(zhuǎn)換連接到SIGN1和SIGN2。改變脈沖的頻率即改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，改變脈沖的輸出的個數(shù)，即改變電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)。如圖2所示，當(dāng)對其進(jìn)行速度控制時，將速度指令通過微機(jī)鍵盤輸入，CPU按指令通過ISA接口將信號傳給電機(jī)控制卡，電機(jī)控制卡根據(jù)信號將指令脈沖輸入給驅(qū)動器控制伺服電機(jī)，改變指令脈沖的頻率即改變電機(jī)的速度。電機(jī)的轉(zhuǎn)速由驅(qū)動器的顯示屏上顯示出來。從而實(shí)現(xiàn)對交流伺服電機(jī)的速度控制。如圖3所示，當(dāng)對電機(jī)進(jìn)行位置控制時，將位置指令通過微機(jī)鍵盤輸入，CPU按指令通過ISA接口將信號傳給電機(jī)控制卡，電機(jī)控制卡根據(jù)信號將指令脈沖輸入給驅(qū)動器控制伺服電機(jī)，改變指令脈沖的輸出個數(shù)即改變電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)。電機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)帶動絲杠轉(zhuǎn)動，使與絲杠配合的螺母帶動工作臺作直線運(yùn)動。在工作臺側(cè)部安裝一個位移傳感器（光柵尺，輸出為數(shù)字信號）將螺母的位置信號反饋給電機(jī)控制卡，從而實(shí)現(xiàn)位置的全閉環(huán)控制。輸入位置指令PC機(jī)伺服電機(jī)驅(qū)動器電機(jī)控制卡實(shí)驗(yàn)臺位移傳感器輸出圖3 位置控制系統(tǒng)組成框圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）觀察實(shí)驗(yàn)臺，熟悉控制元件、驅(qū)動元件、執(zhí)行元件和檢測元件，了解實(shí)驗(yàn)臺的基本結(jié)構(gòu)和原理；（2）連線圖檢查線路，將電源、電機(jī)控制卡、驅(qū)動器、電機(jī)、光柵尺連接好；（3）各個部分進(jìn)行檢測；（4）在老師的指導(dǎo)下調(diào)試出控制程序，對交流伺服電機(jī)進(jìn)行速度控制和位置控制。五、實(shí)驗(yàn)報告內(nèi)容（1）簡述實(shí)驗(yàn)臺的工作原理。（2）敘述光柵尺的工作原理。23 /