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1、机械系统自动化技术实验指导书周 亮 李立青 段相立编哈尔滨工业大学机械制造及自动化系二三年九月目 录实验一：自动回转机械手创意组合与运行实验实验二：自动回转丝杠升降机械手创意组合与运行实验实验三：自动回转连杆升降机械手创意组合与运行实验实验四：气动自动机械门创意组合与运行实验实验五：气动打孔机创意组合与运行实验实验六：光牵引自动车创意组合与运行实验实验七：躲避边缘自动车创意组合与运行实验实验八：自动寻迹自动车创意组合与运行实验实验九：双工作台流水线模型运行实验实验十：三自由度机器人模型运行实验实验十一：柔性加工流水线模型运行实验实验十二：自动运动机构位置与速度控制实验 注：学生从实验一至实验八
2、中任选一个，实验九至实验十二为演示实验实验一 自动回转机械手创意组合与运行实验一、实验目的（1） 通过创意性的实验让学生了解自动化系统总体方案的构思；（2） 通过总体方案的设计让学生学会绘制控制系统流程图，掌握信号传递和控制的方法；（3）通过组装模型让学生了解回转机械手的基本结构和工作原理并掌握各种机械零部件、传感器、控制元器件的工作原理及其性能；（4）通过实验系统的运行让学生了解运行的可靠性和稳定性，在实验中是通过何种元器件实现的；（5）让学生了解本实验系统所使用的LLWin软件并使用此软件编写程序实现某一简单运动的控制。二、实验器材（1）回转机械手散装零件一套；（2）9V外接电源一个；（3
3、）PC机一台；（4）LLWin软件一套；（5）接口电路板一块（带串行接口线）；（6）组装样本书一本。三、实验原理 如组装样本书装配图第10页所示：为一自动回转机械手，它能够实现搬运工件的作用，回转机械手包括旋转部分和夹钳。旋转部分能够实现夹钳的旋转，夹钳能够实现夹放物体。该回转机械手总共涉及到四个限位开关和两个电机。其中电机M1驱动回转机械手的旋转部分作180度的旋转运动，电机M2驱动夹钳的开闭。限位开关E1，E2用于旋转部分的限位，它们限制了旋转部分的左右极限位置。限位开关E3限制夹钳张开的极限位置，限位开关E4检测夹钳的闭合。四、实验内容（1）按照组装样本书装配图第611页装配图装配机械手
4、；（2）按照组装样本书第11页连线图，将机械手各个部分同接口板连接起来；（3）接口板外接电源，并将接口板与计算机串口连接；（4）对各个部分进行检测（在OPTION菜单下点击Check interface命令或点击下面工具栏中的Check interface的图标）。检测方法：在执行上面的操作后你会看见一个Check interface的对话框，用手按下限位开关，如果正常，限位开关标号后面的圆框变成绿色，松开手圆框恢复原来的颜色。点击电动机标号下面的图标，如果正常，电动机将旋转，点左键反转点右键正转；（5）用计算机中的软件（LLWin）对机械手进行控制操作。控制程序路径为：d:Program F
5、ilesLLWin 3.01PROJECTIndustry RobotsROB1-ENGLISH；（6）熟悉控制程序的各个模块，通过修改程序来实现改变夹钳的夹紧程度，并自行编制控制程序控制夹钳的开闭或旋转部分的旋转。五、实验报告内容（1） 画出回转机械手的传动系统结构简图；（2） 画出回转机械手的检测控制系统流程图； （3）经检验电机和限位开关都正常，夹钳夹紧工件后机械手不动了，是什么原因？（4）用于旋转部分限位的限位开关如果换成其它传感器能否实现？如何实现？ 实验二 自动回转丝杠升降机械手创意组合与运行实验一、实验目的（1） 通过创意性的实验让学生了解自动化系统总体方案的构思；（2） 通过总
6、体方案的设计让学生学会绘制控制系统流程图，掌握信号传递和控制的方法；（3）通过组装模型让学生了解三自由度机械手的基本结构和工作原理并掌握各种机械零部件、传感器、控制元器件的工作原理及其性能；（4）通过实验系统的运行让学生了解运行的可靠性和稳定性，在实验中是通过何种元器件实现的；（5）让学生了解本实验系统所使用的LLWin软件并使用此软件编写程序实现某一简单运动的控制。二、实验器材（1）三自由度机械手散装零件一套；（2）9V外接电源一个；（3）PC机一台；（4）LLWin软件一套；（5）接口电路板一块（带串行接口线）；（6）组装样本书一本。三、实验原理如组装样本书装配图第26页所示：为一个三自由
7、度机械手，能够实现搬运工件的运动。三自由度机械手包括腰部，手臂及夹钳。腰部能够实现左右旋转运动，手臂能够实现上下运动，夹钳能够夹放工件。该三自由度机械手总共涉及到四个电动机和八个限位开关。其中电机M1驱动腰部旋转，电机M2驱动手臂前后运动，电机M3驱动手臂上下运动，电机M4驱动夹钳的开闭。限位开关E1和E2用于限定腰部的位置，E3和E4用于限定手臂前后运动的位置，E5和E6用于限定手臂上下运动的位置，E7和E8限定夹钳张开的位置。四、实验内容（1）按照组装样本书装配图第1926页装配图装配三自由度机械手；（2）按照组装样本书第27页连线图，将三自由度机械手各个部分同接口板连接起来；（3）接口板
8、外接电源，并将接口板与计算机串口连接；（4）对各个部分进行检测（在OPTION菜单下点击Check interface命令或点击下面工具栏中的Check interface的图标）。检测方法：在执行上面的操作后你会看见一个Check interface的对话框，用手按下限位开关，如果正常，限位开关标号后面的圆框变成绿色，松开手圆框恢复原来的颜色。点击电动机标号下面的图标，如果正常，电动机将旋转点左键反转点右键正转；（5）用计算机中的软件（LLWin）对三自由度机械手进行控制操作。控制程序路径为：d:Program FilesLLWin 3.01PROJECTIndustry RobotsROB
9、3-ENGLISH；（6）熟悉控制程序的各个模块，自行编制程序使三自由度机械手在一个自由度方向能够运动，其它方向不动。五、实验报告内容（1）画出三自由度机械手的传动系统结构简图；（2）画出三自由度机械手的检测控制系统流程图； （3）经检验电机和限位开关都正常，夹钳夹紧工件后机械手不动了，是什么原因？（4）用于旋转部分限位的限位开关如果换成其它传感器能否实现？如何实现？ 实验三 自动回转连杆升降机械手创意组合与运行实验一、实验目的（1）通过创意性的实验让学生了解自动化系统总体方案的构思；（2）通过总体方案的设计让学生学会绘制控制系统流程图，掌握信号传递和控制的方法；（3）通过组装模型让学生了解三
10、自由度机械手的基本结构和工作原理并掌握各种机械零部件、传感器、控制元器件的工作原理及其性能；（4）通过实验系统的运行让学生了解运行的可靠性和稳定性，在实验中是通过何种元器件实现的；（5）让学生了解本实验系统所使用的LLWin软件并使用该软件编写程序实现某一简单运动的控制。二、实验器材（1）三自由度机械手散装零件一套；（2）9V外接电源一个；（3）PC机一台；（4）LLWin软件一套；（5）接口电路板一块（带串行接口线）；（6）组装样本书一本。三、实验原理如组装样本书装配图第35页所示：为一个三自由度机械手，能够实现搬运工件的运动。三自由度机械手包括腰部，手臂及夹钳。腰部能够实现左右旋转运动，手
11、臂能够实现上下运动，夹钳能够夹放工件。该三自由度机械手总共涉及到四个电动机和八个限位开关。其中电机M1驱动腰部旋转，电机M2驱动手臂前后运动，电机M3驱动手臂上下运动，电机M4驱动夹钳的开闭。限位开关E1和E2用于限定腰部的位置，E3和E4用于限定手臂前后运动的位置，E5和E6用于限定手臂上下运动的位置，E7和E8限定夹钳张开的位置。四、实验内容（1）按照组装样本书装配图第2835页装配图装配三自由度机械手；（2）按照组装样本书第36页连线图，将三自由度机械手各个部分同接口板连接起来；（3）接口板外接电源，并将接口板与计算机串口连接；（4）对各个部分进行检测（在OPTION菜单下点击Check
12、 interface命令或点击下面工具栏中的Check interface的图标）。检测方法：在执行上面的操作后你会看见一个Check interface的对话框，用手按下限位开关，如果正常，限位开关标号后面的圆框变成绿色，松开手圆框恢复原来的颜色。点击电动机标号下面的图标，如果正常，电动机将旋转点左键反转点右键正转；（5）用计算机中的软件（LLWin）对三自由度机械手进行控制操作。控制程序路径为：d:Program FilesLLWin 3.01PROJECTIndustry RobotsROB4-ENGLISH；（6）熟悉控制程序的各个模块，自行编制程序使三自由度机械手在一个自由度方向能够
13、运动，其它方向不动。五、实验报告内容（1）画出三自由度机械手的传动系统结构简图；（2）画出三自由度机械手的检测控制系统流程图； （3）经检验电机和限位开关都正常，夹钳夹紧工件后机械手不动了，是什么原因？（4）用于旋转部分限位的限位开关如果换成其它传感器能否实现？如何实现？ 实验四 气动自动机械门创意组合与运行实验一、实验目的（1）通过创意性的实验让学生了解自动化系统总体方案的构思；（2）通过总体方案的设计让学生学会绘制控制系统流程图，掌握信号传递和控制的方法；（3）通过组装模型让学生了解气动自动机械门的基本结构和工作原理并掌握各种机械零部件、传感器、控制元器件的工作原理及其性能；（4）通过实验
14、系统的运行让学生了解运行的可靠性和稳定性，在实验中是通过何种元器件实现的；（5）让学生了解本实验系统所使用的LLWin软件并使用此软件编写程序实现某一简单运动的控制。二、实验器材（1）气动自动机械门散装零件一套；（2）9V外接电源一个；（3）PC机一台；（4）LLWin软件一套；（5）接口电路板一块（带串行接口线）；（6）组装样本书一本。三、实验原理如组装样本书装配图第9页所示：为一个气动自动机械门，能够实现机械门的自动打开和关闭。电机M4转动，并通过带轮带动曲柄机构运动，曲柄则带动气缸的活塞作往复的运动，向储气罐中压缩空气。电磁阀M1和电磁阀M2控制机械门的打开与关闭。限位开关E1检测机械门是否关上。光电传感器E2通过检测电源M3的光信号确定机械门是否关上，当机械门打开时将遮住M3发出的光线，E2检测不到光信号，当机械门关上时，E2能检测到光信号。机械门打开或关闭后都延时3秒。四、实验内容（1）按照组装样本书装配图第69页装配图装配气动自动机械门；（2）按照组装样本书第10页连线图，将气动自动机械门各个部分同接口板连接起来；（3）接口板外接电源，并将接口板与计算机串口连接；（4）对各个部分进行检测（在OPTI
