機(jī)電控制實訓(xùn)報告

1、第1部分 慧魚工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計與制作1.1引言1964年，慧魚創(chuàng)意組合模型（fischertechnik）誕生于德國，是技術(shù)含量很高的工程技術(shù)類智趣拼裝模型，是展示科學(xué)原和技術(shù)過程的理想教具，也是體現(xiàn)世界最先進(jìn)教育理念的學(xué)具，為創(chuàng)新教育和創(chuàng)新實驗提供了最佳的載體。 慧魚創(chuàng)意組合模型主要有組合包、培訓(xùn)模型、工業(yè)模型三大系列，涵蓋了機(jī)械、電子、控制、氣動、汽車技術(shù)、能源技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)等領(lǐng)域和高新學(xué)科，利用工 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)件（機(jī)械元件/電氣元件/氣動元件），輔以傳感器、控制器、執(zhí)行器和軟件的配合，運用設(shè)計構(gòu)思和實驗分析，可以實現(xiàn)任何技術(shù)過程的還原，更可以實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)和大型機(jī)械設(shè)備操作

2、的模擬，從而為實驗教學(xué)、科研創(chuàng)新和生產(chǎn)流水線可行性論證提供了可能，世界知名的德國西門子、德國寶馬、美國IBM等一大批著名公司都采用慧魚模型來論證生產(chǎn)流水線。 慧魚創(chuàng)意組合模型體現(xiàn)不同學(xué)科知識點的各種組合包，不僅可以應(yīng)用于中小學(xué)各個年級學(xué)科教學(xué)、還可以用于大學(xué)不同專業(yè)以及研究生工程實驗和技術(shù)創(chuàng)新活動，現(xiàn)在以清華大學(xué)、上海交通大學(xué)為代表的一批高校建立的慧魚創(chuàng)新實驗室就是利用慧魚模型組合包系列建立的工程技術(shù)實驗室，是創(chuàng)新教育的一個全新平臺。通過慧魚模型的使用，不僅可以讓我們的孩子將多學(xué)科多領(lǐng)域的綜合知識融會貫通于實踐過程中，更重要的是培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。  慧魚創(chuàng)意組合模型的主

3、要部件采用優(yōu)質(zhì)尼龍塑膠制造，尺寸精確，不易磨損，可以保證反復(fù)拆裝的同時不影響模型結(jié)合的精確度；構(gòu)件的工業(yè)燕尾槽專利設(shè)計使六面都可拼接，獨特的設(shè)計可實現(xiàn)隨心所欲的組合和擴(kuò)充。它由各種型號和規(guī)格的零件構(gòu)成，類似于積木。零件的種類很多，幾乎包括了機(jī)械課程和日常生活中的所有零件，如機(jī)械零件： 連桿、凸輪、齒輪（普通齒輪、錐齒輪、斜齒輪、內(nèi)嚙合齒輪、外嚙合齒輪等）、蝸輪、蝸 桿、螺桿、鉸鏈、帶、鏈條、軸（直軸和曲軸）、聯(lián)軸器、彈簧、減速器、齒輪箱、車輪等；電氣零件：直流電機(jī)、燈泡、電磁氣閥、行程開關(guān)、傳感器（光敏、熱敏、磁敏、觸敏）、可調(diào)直流變壓器、電腦接口板、PLC 接口

4、板、紅外線發(fā)射接收裝置等；氣動零件：儲氣罐、汽缸、活塞、氣彎頭、手動氣閥、電磁氣閥、氣管等。  由這些零件的不同組合便可構(gòu)造出各式各樣的模型，這些模型主要可分為兩大類：技術(shù)組和機(jī)器人組。技術(shù)組又包括傳感器技術(shù)組、氣動技術(shù)組、汽車技術(shù)組、太陽能技術(shù)組、萬能組合包。機(jī)器人組又包括3D 機(jī)器人、計算機(jī)器人、實驗機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人、移動機(jī)器 人和氣動機(jī)器人。 在慧魚實驗過程中，通過對各類模型的認(rèn)識和組裝，從而可以熟悉并掌握各類機(jī)械設(shè)備和自動化裝置的常用結(jié)構(gòu)和工作原理。在模型的組建中，學(xué)生將運用到機(jī)械加工、氣動技術(shù)、電子電路和軟件編程等知識，從而加深了對這些相關(guān)課

5、程的理解。另外通過慧魚模型的搭建和組裝也培養(yǎng)了學(xué)生的實際動手的能力、解決實際問題的能力和創(chuàng)新設(shè)計的能力?；埕~創(chuàng)意組合模型的主要部件采用優(yōu)質(zhì)尼龍塑膠制造，尺寸精確，不易磨損，可以保證反復(fù)拆裝的同時不影響模型結(jié)合的精確度；構(gòu)件的工業(yè)燕尾槽專利設(shè)計使六面都可拼接，獨特的設(shè)計可實現(xiàn)隨心所欲的組合和擴(kuò)充。1.2實驗?zāi)康?怎樣用慧魚創(chuàng)意模型的構(gòu)件大家我們自己的機(jī)器人呢？傳感器（如：接觸傳感器）和動力裝置（如馬達(dá)）是必不可少的，然后加上許許多多的機(jī)械部件，組成所需的模型?；埕~ROBO移動機(jī)器人組為此提供了理想的模式。本設(shè)計是以德國慧魚創(chuàng)意積木所組成的仿生模擬機(jī)器人為其基本架構(gòu)，透過圈形式人機(jī)介面LLWin，

6、經(jīng)由智慧型微電腦介面板去驅(qū)動機(jī)器人，使機(jī)器人細(xì)部動作很容易達(dá)到我們需求，進(jìn)而取代以往由硬體描述語言所驅(qū)動架構(gòu)，不但操作簡易，更可使我們了解機(jī)械運作的原理。1 認(rèn)識了解及熟悉運用“慧魚”模型中的各種硬件。2 按照模型拼搭機(jī)器人，掌握各個部分的硬件組成原理，理解各部分之間的協(xié)調(diào)和控制。3學(xué)會軟件的應(yīng)用，理解編程原理4創(chuàng)新實現(xiàn)自己的思想，用現(xiàn)有零件組成自己的模型，提高創(chuàng)新能力。5自己編寫軟件程序并調(diào)試成功，真正實現(xiàn)模型的可實現(xiàn)性。1.3慧魚元件慧魚機(jī)器人模型組合包，智能板接口，個人計算機(jī)及相關(guān)程序，實驗使用手冊。如圖1-1圖1-1 1.4系統(tǒng)設(shè)計原理分析三自由度機(jī)械手能夠?qū)崿F(xiàn)在不同的方向上

7、抓取物體，其運動系統(tǒng)主要由 4 部分組成，分別為： 水平運動、垂直運動、旋轉(zhuǎn)運動和手爪運動。每一個運動系統(tǒng)的控制部分組成都是由一個直流電機(jī)、 兩個行程開關(guān)組成。下面以垂直運動為例介紹三自由度機(jī)械手的工作原理。垂直運動主要由三個主要部件組成：電機(jī)、限位行程開關(guān)和計數(shù)行程開關(guān)。電機(jī)為垂直運動提 供動力；這里所選用的電機(jī)為直流電機(jī)，通以 9V 電壓，則開始旋轉(zhuǎn)。通以-9V 電壓，則反向旋轉(zhuǎn)。 限位行程開關(guān)限制垂直運動的極限位置，也是垂直運動的起始位置；當(dāng)機(jī)械手臂向上運動碰到上面 的限位行程開關(guān)后，機(jī)械手臂停止運動。計數(shù)行程開關(guān)是用來計量電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的，從而可以精 確的計算垂直運動的距離，起到定位的

8、作用。垂直運動具體的運動過程可分為兩個階段：定位階段和復(fù)位階段。定位階段：驅(qū)動電機(jī)使手臂 從初始位置開始下降，通過定位行程開關(guān)計數(shù)使手臂到達(dá)指定位置停止。復(fù)位階段：驅(qū)動電機(jī)反轉(zhuǎn) 使手臂上升，直到碰到限位行程開關(guān)結(jié)束。垂直運動的工作原理簡圖如圖 2 所示：垂直運動以“微型計算機(jī)”為核心，“智能接口板”為中 介，主要由兩大部分組成，數(shù)字輸出和數(shù)字輸入。一方面，微型計算機(jī)發(fā)送指令，通過智能接口板 輸出給電機(jī)，使電機(jī)運動。另一方面，行程開關(guān)的信號經(jīng)由智能接口板輸入到計算機(jī)中，根據(jù)信號 的結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的動作。限位行程開關(guān)和計數(shù)行程開關(guān)都是同一種行程開關(guān)。行程開關(guān)是一個觸發(fā) 式的開關(guān)，當(dāng)觸頭被按下時，則電

9、路接地，此時通過智能接口板采集到的信號為低電平，數(shù)字信號 為 0；當(dāng)觸頭懸置時，則電路斷開，此時輸出的數(shù)字信號為 1。計算機(jī)根據(jù)接受到的信號發(fā)出不同的 命令，如使電機(jī)旋轉(zhuǎn)或停止。圖1-2 垂直運動原理簡圖圖1-3 定位行程開關(guān)計數(shù)原理圖計數(shù)行程開關(guān)的計數(shù)原理如圖 3 所示。在電機(jī)軸上安裝一個四齒轉(zhuǎn)盤，當(dāng)電機(jī)軸旋轉(zhuǎn) 1 周時， 將連續(xù)觸發(fā)行程開關(guān) 4 次。因此只需記錄下行程開關(guān)的觸發(fā)次數(shù)即可知道電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，從而可控制 手臂在垂直方向的位置。行程開關(guān)觸發(fā)次數(shù)的記錄可由智能接口板的“數(shù)字輸入”功能完成。水平 運動、旋轉(zhuǎn)運動和手抓運動的工作原理與垂直運動相似，都是由電機(jī)和兩個行程開關(guān)組成。1.5軟件程

10、序入口前進(jìn)L101L201L101后退2S左轉(zhuǎn)后退2S右轉(zhuǎn)后退4S左轉(zhuǎn)L32第2部分 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計與實踐2.1引言  自第一臺工業(yè)機(jī)器人誕生以來,機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)遍及機(jī)械,電子,冶金,交通,宇航,國防等領(lǐng)域.近年來機(jī)器人的智能水平不斷提高,并且迅速地改變著人們的生活方式.人們在不斷探討,改造,認(rèn)識自然的過程中,由此發(fā)展起來的智能小車引起了眾多學(xué)者的廣泛關(guān)注和極大的興趣。智能小車，也就是輪式機(jī)器人，最適合在那些人類無法工作的環(huán)境中工作，該技術(shù)可以應(yīng)用于無人駕駛機(jī)動車，無人生產(chǎn)線，倉庫，服務(wù)機(jī)器人，航空航天等領(lǐng)域。作為20世紀(jì)自動化領(lǐng)域的重大成就，機(jī)器人已經(jīng)

11、和人類社會的生產(chǎn)、生活密不可分。因此為了使智能小車工作在最佳狀態(tài)，進(jìn)一步研究及完善其速度和方向的控制是非常有必要的。 智能小車要實現(xiàn)自動尋跡功能和避障功能就必須要感知導(dǎo)引線和障礙物,感知導(dǎo)引線相當(dāng)給機(jī)器人一個視覺功能.避障控制系統(tǒng)是基于自動導(dǎo)引小車(avgauto-guide vehicle)系統(tǒng),基于它的智能小車實現(xiàn)自動識別路線,判斷并自動避開障礙,選擇正確的行進(jìn)路線.使用傳感器感知路線和障礙并作出判斷和相應(yīng)的執(zhí)行動作該智能小車可以作為機(jī)器人的典型代表.它可以分為三大組成部分:傳感器檢測部分,執(zhí)行部分,cpu.機(jī)器人要實現(xiàn)自動避障功能,還可以擴(kuò)展循跡等功能,感知導(dǎo)引線和障

12、礙物.可以實現(xiàn)小車自動識別路線,選擇正確的行進(jìn)路線,并檢測到障礙物自動躲避.考慮使用價廉物美的紅外反射式傳感器來充當(dāng).智能小車的執(zhí)行部分,是由直流電機(jī)來充當(dāng)?shù)?主要控制小車的行進(jìn)方向和速度.單片機(jī)驅(qū)動直流電機(jī)一般有兩種方案:第一,勿需占用單片機(jī)資源,直接選擇有pwm功能的單片機(jī),這樣可以實現(xiàn)精確調(diào)速;第二,可以由軟件模擬pwm輸出調(diào)制,需要占用單片機(jī)資源,難以精確調(diào)速,但單片機(jī)型號的選擇余地較大.考慮到實際情況, cpu使用AT89c52單片機(jī),配合軟件編程實現(xiàn)2.2系統(tǒng)設(shè)計方案與論證 根據(jù)題目的要求，確定如下方案：首先設(shè)計出小車的基本模形以及傳動方案，并在車上加裝光電檢測

13、器，實現(xiàn)對電動車的速度、位置、運行狀況的實時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的智能控制。 這種方案能實現(xiàn)對電動車的運動狀態(tài)進(jìn)行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。2.2.1 模塊方案比較及論證 根據(jù)設(shè)計要求，我們的自動避障小車主要由六個模塊構(gòu)成：車體框架、電源及穩(wěn)壓模塊、主控模塊、探測模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊組成。 各模塊分述如圖2-1。圖2-12.2.2 車體設(shè)計 用現(xiàn)有的小車改裝 ，實驗室有慧魚拼裝模塊就行組裝。2.2.3 電源及穩(wěn)壓模塊采用蓄電池供電  蓄電池具

14、有較強(qiáng)的電流驅(qū)動能力和較好的電壓穩(wěn)定性能，且成本低廉。可采用蓄電池經(jīng)7812芯片穩(wěn)壓后給電機(jī)供電，再經(jīng)過降壓接7805芯片給單片機(jī)及其他邏輯單元供電。但蓄電池體積相對龐大，且重量過大，造成電機(jī)負(fù)載過大，不適合我們采用的小車車架（玩具電動車車架）。故我們放棄了這一方案。  方案三：采用干電池組進(jìn)行供電采用四節(jié)干電池降壓至5V后給單片機(jī)及其他邏輯單元供電，另取六節(jié)干電池為電機(jī)及光電開關(guān)供電。這樣電機(jī)啟動及制動時的短暫電壓干擾不會影響到邏輯單元和單片機(jī)的工作。干電池用電池盒封裝，體積和重量較小，同時玩具車底座可以安裝四節(jié)干電池，正好可為單片機(jī)及其他邏輯單元供電。在穩(wěn)壓方面，起始時

15、考慮使用7805芯片對6V的電池電壓進(jìn)行降壓穩(wěn)壓。但考慮到這樣使得7805芯片消耗大量能量，降低電池壽命；同時，由于at89c52、光電開關(guān)、小車電機(jī)對于供電電壓要求并不苛刻，故我們將6V電池電壓接一個二極管降壓后直接給單片機(jī)及其他邏輯單元供電。而電機(jī)和光電開關(guān)的電源不做穩(wěn)壓處理。這樣只需在小車遙控上加兩個調(diào)速按鈕，根據(jù)電池電量選擇合適功率即可，甚至于可直接在軟件里設(shè)置自動換擋。綜合考慮，我們采用方案三，示意圖如圖2-2所示圖2-2 2.3車自動避障的原理和方案 小車車頭處裝有二個光電開關(guān)，一個光電開關(guān)對向左前方，一個光電開關(guān)向右前方，（如右圖所示）。小車在行進(jìn)過程中由光電

16、開關(guān)向前方發(fā)射出紅外線，當(dāng)紅外線遇到障礙物時發(fā)生漫反射，反射光被光電開關(guān)接收。小車根據(jù)二個光電開關(guān)接受信號的情況來判斷前方障礙物的分布并做出相應(yīng)的動作。光電開關(guān)的平均探測距離為30cm，使用光電開關(guān)進(jìn)行障礙物信息采集。 使用三只E3F-DS30C4光電開關(guān)，分別探測正前方，前右側(cè)，前左側(cè)障礙物信息，在特殊地形（如障礙物密集地形）可將正前方的光電開關(guān)移置后方進(jìn)行探測。E3F-DS30C4光電開關(guān)平均有效探測距離030cm可調(diào)，且抗外界背景光干擾能力強(qiáng)，可在日光下正常工作（理論上應(yīng)避免日光和強(qiáng)光源的直接照射）。我們小車換檔調(diào)速后的最大制動距離不超過30cm，一般在1020cm左右，因而探

17、測距離滿足我們的小車需求圖2-32.3.1小車循跡的原理 這里的循跡是指小車在黑色地板上循白線行走，通常采取的方法是紅外探測法。 紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點，在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時發(fā)生漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光。單片機(jī)就是否收到反射回來的紅外光為依據(jù)來確定黑線的位置和小車的行走路線。紅外探測器探測距離有限，一般最大不應(yīng)超過3cm。2.3.2用反射型光電探測器RPR220 RPR220是一種一體化反射型光電探測器，其發(fā)射器是一個砷化

18、鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個高靈敏度，硅平面光電三極管。 RPR220采用DIP4封裝，其具有如下特點： l(1)塑料透鏡可以提高靈敏度。 (2)內(nèi)置可見光過濾器能減小離散光的影響。 l(3)體積小，結(jié)構(gòu)緊湊(4)當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的光反射回來時，三極管導(dǎo)通輸出低電平。此光電對管調(diào)理電路簡單，工作性能穩(wěn)定2.4 硬件選擇及驅(qū)動模塊設(shè)計在機(jī)器人機(jī)電控制系統(tǒng)中，舵機(jī)控制效果是性能的重要影響因素。舵機(jī)可以在微機(jī)電系統(tǒng)和航模中作為基本的輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其簡單的控制和輸出使得單片機(jī)系統(tǒng)非常容易與之接口。舵機(jī)是一種位置（角度）伺服的驅(qū)動器，適用于那些需要角度不斷變化

19、并可以保持的控制系統(tǒng)。目前在高檔遙控玩具，如航模，包括飛機(jī)模型，潛艇模型；遙控機(jī)器人中已經(jīng)使用得比較普遍。舵機(jī)是一種俗稱，其實是一種伺服。伺服電動機(jī)又稱執(zhí)行電動機(jī)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機(jī)兩大類，其主要特點是，當(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降，伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永久磁鐵，驅(qū)動器控制的W、V、U三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機(jī)自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。工作原理：控制信

20、號由接收機(jī)的通道進(jìn)入信號調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓。它內(nèi)部有一個基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期為20ms，寬度為1.5ms的基準(zhǔn)信號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。最后，電壓差的正負(fù)輸出到電機(jī)驅(qū)動芯片決定電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時，通過級聯(lián)減速齒輪帶動電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差為0，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。當(dāng)然我們可以不用去了解它的具體工作原理，知道它的控制原理就夠了。就象我們使用晶體管一樣，知道可以拿它來做開關(guān)管或放大管就行了，至于管內(nèi)的電子具體怎么流動是可以完全不用去考慮的。本系統(tǒng)為智能小車，對于智能小車來說，其驅(qū)動輪的驅(qū)動電機(jī)的選擇就顯得十分重要。由于本實驗要實現(xiàn)對路徑控制定位和速度

21、測量不是要求太高，精度也不是太高，所以我們綜合考慮了一下兩種方案。采用直流電機(jī)。直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便。遙控車馬達(dá)/小直流電機(jī)電機(jī) RF-500TB-ZD供電電壓 ：直流DC3-9V，轉(zhuǎn)速2400r/m是自制玩具車等模型理想選擇電機(jī)驅(qū)動框圖 傳感器的信號類型及電氣規(guī)范。 首先我們需要先理解幾個概念：信號、數(shù)字信號、模擬信號、開關(guān)信號、總線、通信協(xié)議。信號：信號是隨時間變化的物理量（光、電、文字、符號、圖像、數(shù)據(jù)等），可以認(rèn)為它是一種傳載信息的函數(shù)。人們通過一定的手段獲取信號，通過適當(dāng)?shù)男畔⒎治龊吞幚?，才能取得所需的信息。MultiFLEX

22、2-PXA270控制器的功能概述MultiFLEX2-PXA270控制器純粹就是為智能機(jī)器人控制而存在的。它有以下特點：(1)高運算能力、低功耗、體積小。MultiFLEX2-PXA270控制器具備520MHz，32位的高性能嵌入式處理器和Linux操作系統(tǒng)，運算處理能力強(qiáng)大，而功耗不在2W；體積小巧，可以直接放入放機(jī)器人體內(nèi)。(2)控制接口豐富?？梢钥刂浦绷麟姍C(jī)（需配合BDMC系列伺服驅(qū)動器）；可以控制各種信號的舵機(jī)；可以對機(jī)器人舵機(jī)進(jìn)行調(diào)速、位置控制、力矩控制；可以同時控制多個回路的舵機(jī)/電機(jī)。(3)數(shù)據(jù)接口豐富?？刂破骶哂?2路雙向可設(shè)置通用IO接口，8路10位精度的AD接口；還有RS-

23、422總線、RS232接口，足夠滿足絕大多數(shù)運用場合。感知的豐富性是機(jī)器人區(qū)別于其它機(jī)器人的重要因素之一，要讓機(jī)器人具有與眾不同的功能，對各種外界刺激有合理的反應(yīng)，需要給它添加各種各樣的傳感器。溫度、光照、聲強(qiáng)、距離等傳感器可以通過IO和AD接口接入，姿態(tài)、語音、視覺傳感器可以通過RS-232總線、RS-232接口、USB接口接入。MultiFLEX2-PXA270控制器的詳細(xì)功能如下所示：2.5 系統(tǒng)設(shè)計 本系統(tǒng)采用5路黑線檢測裝置，通過反射式紅外發(fā)光二極管檢測地面黑線，判斷黑線位置，當(dāng)只有中間的檢測到黑線時小車直行，當(dāng)中間和右側(cè)臨近中間的檢測到時，說明小車偏離黑線向左，小車右轉(zhuǎn)調(diào)

24、整。當(dāng)最右側(cè)的檢測到時，說明小車脫離黑線，小車右輪反轉(zhuǎn)，左輪正轉(zhuǎn)。并且記憶小車脫離黑線。直到中間的檢測到黑線時才小車正常行駛。左側(cè)檢測到黑線時反之。當(dāng)小車行駛時，定時器開始計時，并顯示時間，當(dāng)小車停止行駛時，定時器停止計時。并記憶小車行駛的時間。軟件如圖：第3部分 基于FANCU機(jī)器人的自動焊接系統(tǒng)實訓(xùn)3.1引言FANUC焊接機(jī)器人簡介FANUC，是全球最多樣化的FA（工廠自動化）、機(jī)器人和智能機(jī)械的制造商。自1956年成立以來，公司始終是全球計算機(jī)數(shù)控設(shè)備發(fā)展的先驅(qū)，在自動化領(lǐng)域貢獻(xiàn)突出。上世紀(jì)70年代，F(xiàn)ANUC成為世界上最大的專業(yè)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家，占據(jù)了全球70%的市場份額。2008年F

25、ANUC成為世界上最大的機(jī)器人生產(chǎn)廠商，在全球第一個突破20萬臺機(jī)器人。目前已突破25萬臺，市場份額穩(wěn)居第一。 FANUC焊接機(jī)器人主要應(yīng)用在奇瑞公司乘用車一廠和乘用車三廠的焊裝車間中，是奇瑞公司最早引進(jìn)的焊接機(jī)器人，也是最先用到具有附加軸的焊接機(jī)器人。其控制系統(tǒng)采用32位CPU控制，以提高機(jī)器人運動插補(bǔ)運算和坐標(biāo)變換的運算速度；采用64位數(shù)字伺服驅(qū)動單元，同步控制6軸運動，運動精度大大提高，最多可控制21軸，進(jìn)一步改善了機(jī)器人動態(tài)特性；支持離線編程技術(shù)，技術(shù)人員可通過離線編程軟件設(shè)置參數(shù)，優(yōu)化機(jī)器人運動程序；控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對集成化，這種集成方式具有結(jié)構(gòu)簡單、整機(jī)價格便宜且易維護(hù)保養(yǎng)等特點。

26、3.2FANCU機(jī)器人的自動焊接機(jī)器人的組成（1) 示教盒連接至PC，提供用戶機(jī)器人操作的手持終端，示教盒主要完成鍵值采集和液晶屏顯示控制功能。示教盒采集鍵值后發(fā)送至PC機(jī)PC機(jī)根據(jù)鍵值做相應(yīng)處理；示教盒液晶屏顯示控制功能則根據(jù)主機(jī)返同信息控制液晶屏做相應(yīng)的信息顯示。（2) PC與運動控制卡之間通過總線或者雙端RAM通訊。運動控制悟進(jìn)行閉環(huán)制(位置、轉(zhuǎn)速)，完成高實時性、高時鐘精度的伺服計算功能，PC機(jī)則完成人機(jī)接口功能以及其他一些低實時性要求的計算任務(wù)，如：示教盒通訊、以太網(wǎng)通訊軌跡規(guī)劃、軌跡插補(bǔ)等。PC和運動控制卡間以給定位置序列作為接13：PC發(fā)送給定位置序列至運動控制卡，運動控制卡完成

27、匹配給定位置序列的閉環(huán)伺服控制。（3) 伺服放大器根據(jù)運動控制卡給定的控制量對電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)伺服控制，如轉(zhuǎn)速控制、力矩控制。（4) PC機(jī)與以太網(wǎng)連接以實現(xiàn)機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)控制。3.3編程程序走字操作3.3.1“曌”字程序3.3.2走“四邊形、圓、三角形”程序（1）四邊形： （2）圓： （3）三角形：3.4操作FUNCU機(jī)器人編程循環(huán)命令3.2.1走“四邊形、圓、三角形”五次循環(huán)程序致謝在這個機(jī)電控制實訓(xùn)的過程中，我們首先根據(jù)設(shè)備要求，按照操作步驟，安裝好機(jī)器人手臂，電纜線的連接，以及氣泵的安裝。其中，在整個過程中，最重要的是細(xì)心，要仔細(xì)把每個過程組裝好，在操作的過程中，才可以避免錯誤的出現(xiàn)。然后我們

28、按照實訓(xùn)步驟，一步步完成機(jī)電控制、操作。在實訓(xùn)的過程中，不僅僅是動手，而且要考慮設(shè)備的運動結(jié)構(gòu)，傳動形式，尺寸結(jié)構(gòu)。最后還要充分理解整個機(jī)器人手臂的運動模式?？偟膩碚f，這次的機(jī)電控制實訓(xùn)，機(jī)器人手臂的操作給了我很好地鍛煉。在整個實訓(xùn)過程中，基本上是對以前所學(xué)的專業(yè)知識的綜合運用，通過這一次的控制實訓(xùn)，對所學(xué)的知識有了更好的理解，把所學(xué)的東西真正運用到實際中去，是對自己學(xué)習(xí)的一種肯定。這次的可以很好的提高自己的動手能力，重新認(rèn)識和了解機(jī)器人的各種結(jié)構(gòu)，也提高了自己的查閱書籍的能力。最后感謝老師在這個作品設(shè)計中的耐心指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)1 王世明，楊為民，李天石，賈鴻社，國外工程機(jī)械新技術(shù)新結(jié)構(gòu)和發(fā)展趨

29、勢裝備與車輛工程，20082 機(jī)械設(shè)計手冊委員會，機(jī)械設(shè)計手冊齒輪傳動單行本，機(jī)械工業(yè)出版社， 2007.63 王瑁成有限單元法基本原理和數(shù)值方法北京：清華大學(xué)出版社，19974 史青錄，孫逢春，履帶式車輛爬坡轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性研究，農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，20075 林尚揚，陳善本，李成桐編著焊接機(jī)器人及其應(yīng)用M機(jī)械工業(yè)出版社，2000，76 開生，張慧慧，費仁元等機(jī)器人控制體系結(jié)構(gòu)研究的現(xiàn)狀和發(fā)展J機(jī)器人，2000，(5):2352407 賈培發(fā)，趙雁南開放式機(jī)器人控制器軟件體系結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展J高技術(shù)通訊，2003，(1)：100-1058 潘煉東，黃心漢基于PMAC的機(jī)器人控制器設(shè)計J華中理工大學(xué)學(xué)報，20

30、00,(4)：69-719 熊有倫.機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)M.武漢：華中科技大學(xué)出版社，200610 王世明，楊為民，李天石，賈鴻社，國外工程機(jī)械新技術(shù)新結(jié)構(gòu)和發(fā)展趨勢裝備與車輛工程，2008附錄實物圖：c語言程序：30#include "background.h"int main(int argc, char * argv) bool x = 0; bool y = 0; bool z = 0; bool t = 0; MFInit(); MFSetPortDirect(0x00000FF0); MFDigiInit(100); DelayMS(100); MFADInit(10

31、0); MFSetServoMode(1,1); MFSetServoMode(2,1); MFSetServoMode(3,1); MFSetServoMode(4,1); while (1) z = MFGetDigiInput(0); y = MFGetDigiInput(1); x = MFGetDigiInput(2); t = MFGetDigiInput(3); if (x=0)&&(t=0) /zhi xing if (z=1)&&(y=1) MFSetServoRotaSpd(1,512);MFSetServoRotaSpd(2,-512);

32、MFSetServoRotaSpd(3,-512); MFSetServoRotaSpd(4,512); MFServoAction(); /zuo zhuan if (z=0)&&(y=1) MFSetServoRotaSpd(1,-512); MFSetServoRotaSpd(2,-512); MFSetServoRotaSpd(3,-512); MFSetServoRotaSpd(4,-512); MFServoAction(); /YOUzhuan if (z=1)&&(y=0) MFSetServoRotaSpd(1,512); MFSetServoRotaSpd(2,512); MFSetServoRotaSpd(3,512); MFSetServoRotaSp