先進制造技術實驗指導書

1、實驗一機器人的結構一、實驗目的:1、了解機器人機械系統(tǒng)的組成；2、了解機器人機械系統(tǒng)各部分的原理及作用;3、掌握機器人單軸運動的方法；實驗設備:實驗設備:1、RB匚6T/S02S教學機器人一臺；2、RBT-6T/S02S教學機器人控制系統(tǒng)軟件一套;3、裝有運動控制卡的計算機一臺。三、實驗原理：V關節(jié)減謹器V關節(jié)電機關節(jié)減建器1關節(jié)同步帶關節(jié)同涉帶譏關節(jié)同歩帶關節(jié)減諫器m關節(jié)同步帶II關節(jié)電機n關節(jié)慮速器【關節(jié)電機VI關節(jié)電機tv關節(jié)電機hi關節(jié)減速器m關節(jié)電桝圖2-1機器人傳動簡圖RBT-6T/S02S六自由度教學機器人機械系統(tǒng)主要由以下幾大部分組成：原動部件、傳動機器人的傳動部件、執(zhí)行部件。

2、基本機械結構連接方式為原動部件一傳動部件一執(zhí)行部件。簡圖如圖2-1所示。I關節(jié)傳動鏈主要由伺服電機、同步帶、減速器構成，n關節(jié)傳動鏈由伺服電機、減速器構成，川關節(jié)傳動鏈主要由步進電機、同步帶、減速器構成，w關節(jié)傳動鏈主要由步進電機、減速器構成，v關節(jié)傳動鏈主要由步進電機、同步帶、減速器構成，w關節(jié)傳動鏈主要由步進電機、同步帶、錐齒輪、減速器構成在機器人末端還有一個氣動的夾持器。本機器人中，原動部件包括步進電機和伺服電機兩大類，關節(jié)I、n采用交流伺服電機驅動方式；關節(jié)川、w、v、w采用步進電機驅動方式。本機器人中采用了帶傳動、諧波減速傳動、錐齒輪傳動三種傳動方式。執(zhí)行部件采用了氣動手爪機構，以完

3、成抓取作業(yè)。四、實驗步驟：下面對在RBJ6T/S02S六自由度教學機器人中采用的各傳動部件的工作原理及特點作以簡要介紹。1、同步齒型帶傳動同步齒型帶傳動是通過帶齒和輪齒的圖2-2帶傳動結構圖2-2帶傳動結構嚙合傳遞運動和動力，如圖2-2所示。和摩擦型帶傳動相比，同步帶傳動兼有帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動的一些特點。和一般帶傳動相比具有以下特點：1.傳動比準確，同步帶傳動是嚙合傳動，工作時無滑動；2.傳動效率高，可達98%以上，節(jié)能效果明顯；3.不需依靠摩擦傳動，預緊張力小，對軸和軸承的作用力小，帶輪直徑小，所占空間小，重量輕，結構緊湊；4.傳動平穩(wěn)，動態(tài)特性良好，能吸振，噪音?。?.齒型帶較薄，允

4、許線速度高，可達50m/s；6.使用廣泛，傳遞功率由幾瓦至數千瓦，速比可達10左右；7.使用保養(yǎng)方便，不需要潤滑，耐油、耐磨性和抗老化好，還能在高溫、灰塵、水及腐蝕介質等惡劣環(huán)境中工作；8.安裝要求較高，兩帶輪軸心線平行度要高，中心距要求嚴格；9.帶和帶輪的制造工藝復雜、成本高。盡管如此，同步帶傳動不失為一種十分經濟的傳動裝置，現(xiàn)已廣泛用于要求精密定位的各種機械傳動中。2、諧波傳動諧波齒輪傳動由三個基本構件組成：諧波發(fā)生器（簡稱波發(fā)生器）一一是由凸輪（通常為橢圓形）及薄壁軸承組成，隨著凸輪轉動，薄壁軸承的外環(huán)作橢圓形變形運動（彈性范圍內）。剛輪一一是剛性的內齒輪。柔輪一一是薄殼形元件，具有彈性

5、的外齒輪。哂匚波發(fā)生器圖2-3諧波工作過程以上三個構件可以任意固定一個，成為減速傳動及增速傳動；或者發(fā)生器、剛輪主動，柔輪從動，成為差動機構（即轉動的代數合成）。諧波傳動工作過程如下圖23:當波發(fā)生器為主動時，凸輪在柔輪內轉動，使長軸附近柔輪及薄壁軸承發(fā)生變形（可控的彈性變形），這時柔輪的齒就在變形的過程中進入（嚙合）或退出（嚙出）剛輪的齒間，在波發(fā)生器的長軸處處于完全嚙合，而短軸方向的齒就處于完全的脫開狀態(tài)。波發(fā)生器通常為橢圓形的凸輪，凸輪位于薄壁軸承內。薄壁軸承裝在柔輪內，此時柔輪由原來的圓形而變成橢圓形，橢圓長軸兩端的柔輪和之配合的剛輪齒則處于完全嚙合狀態(tài)，即柔輪的外齒和剛輪的內齒沿齒高

6、嚙合。這是嚙合區(qū)，一般有30眩右的齒處在嚙合狀態(tài)；橢圓短軸兩端的柔輪齒和剛輪齒處于完全脫開狀態(tài)，簡稱脫開；在波發(fā)生器長軸和短軸之間的柔輪齒，沿柔輪周長的不同區(qū)段內，有的逐漸退出剛輪齒間，處在半脫開狀態(tài)，稱之為嚙出；有的逐漸進入剛輪齒間，處在半嚙合狀態(tài)，稱之為嚙入。波發(fā)生器在柔輪內轉動時，迫使柔輪產生連續(xù)的彈性變形，此時波發(fā)生器的連續(xù)轉動，就使柔輪齒的嚙入一嚙合一嚙出一脫開這四種狀態(tài)循環(huán)往復不斷地改變各自原來的嚙合狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱之為錯齒運動，正是這一錯齒運動，使減速器可以將輸入的高速轉動變?yōu)檩敵龅牡退俎D動。對于雙波發(fā)生器的諧波齒輪傳動，當波發(fā)生器順時針轉動1/8周時，柔輪齒和剛輪齒就由原來的嚙

7、入狀態(tài)而成嚙合狀態(tài)，而原來脫開狀態(tài)就成為嚙入狀態(tài)。同樣道理，嚙出變?yōu)槊撻_，嚙合變?yōu)閲С觯@樣柔輪相對剛輪轉動（角位移）了1/4齒；同理，波發(fā)生器再轉動1/8周時，重復上述過程，這時柔輪位移一個齒距。依此類推，波發(fā)生器相對剛輪轉動一周時，柔輪相對剛輪的位移為兩個齒距。柔輪齒和剛輪齒在節(jié)圓處嚙合過程就如同兩個純滾動（無滑動）的圓環(huán)一樣，兩者在任何瞬間，在節(jié)圓上轉過的弧長必須相等。由于柔輪比剛輪在節(jié)圓周長上少了兩個齒距，所以柔輪在嚙合過程中，就必須相對剛輪轉過兩個齒距的角位移，這個角位移正是減速器輸出軸的轉動，從而實現(xiàn)了減速的目的。波發(fā)生器的連續(xù)轉動，迫使柔輪上的一點不斷的改變位置，這時在柔輪的節(jié)圓

8、的任一點，隨著波發(fā)生器角位移的過程，形成一個上下左右相對稱的和諧波，故稱之為：“諧波”。3、齒輪傳動：齒輪傳動分類:漸開線齒輪傳動圓柱齒_圓弧齒輪傳動.輪傳動擺線齒靛傳動L其他L非圓柱齒輪傳動齒輪傳動齒輪傳動直齒錐齒輪傳動斜齒錐齒輪傳動曲線齒錐齒箍傳動rsOS準雙曲面齒輪傳動-蝸桿傳動準雙曲面齒輪傳動-蝸桿傳動普通圓柱嘏桿傳動圓弧圓柱蝸桿傳動環(huán)面蝸桿傳動1-錐蝸桿傳動實驗二柔性物流系統(tǒng)的認知實驗一、實驗目的：1、了解柔性物流系統(tǒng)的組成；2、了解旋轉料庫的原理及作用；3、了解六自由度機器人的原理及作用；4、了解皮帶輸送機的原理及作用；5、了解碼垛機的原理及作用；6、了解立體倉庫的原理及作用；7、

9、掌握柔性物流系統(tǒng)的運動原理及控制方法。二、實驗設備：柔性物流系統(tǒng)一套三、實驗原理：1、柔性物流系統(tǒng)總圖2、旋轉料庫旋轉料庫為單一旋轉軸，步進電機傳動，由上下兩層旋轉盤組成，上層旋轉盤擺放樣件軸.下層擺放樣件套筒每層24工位.運行速度由整個系統(tǒng)自動化過程時間來確定，具體數值請參考現(xiàn)場調試結果。旋轉上料庫結構簡圖3、六自由度機器人搬運機器人4、變頻皮帶輸送機5、四自由度碼垛機器人6、立體倉庫立體倉庫采用優(yōu)質材料鈑金焊接而成，結實耐用，外形美觀模仿工業(yè)上的成品倉庫,實現(xiàn)根據重量或者條碼等的自動分揀擺放。倉庫設有24工件位。和樣件軸套數量相當。工位內部安裝有傳感器，可以隨時檢測工位內部是否有工件成品存在。四、實驗步驟1、起動計算機及軟件（軟件的使用方法可以參照軟件使用說明）；2、打開控