《六自由度串联关节式机器人实验指导书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《六自由度串联关节式机器人实验指导书（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、六自由度串联机器人实验指导书第 1 页 共 52 页实验 1 机器人的认识1.1 实验目的1、 了解机器人的机构组成；2、 掌握机器人的工作原理；3、 熟悉机器人的性能指标；4、 掌握机器人的基本功能及示教运动过程。1.2 实验设备1、 RBT-6T/S01S 机器人一台；2、 RBT-6T/S01S 机器人控制柜一台。1.3 实验原理机器人是一种具有高度灵活性的自动化机器，是一种复杂的机电一体化设备。本程所使用的机器人为 6 自由度串联机器人，其轴线相互平行或垂直，能够在空间内进行定位，采用交流伺服电机和步进电机混合驱动，主要传动部件采用可视化设计，控制简单，编程方便。整个系统包括机器人 1
2、 台、电控柜 1 台、控制卡 2 块、实验附件 1 套（包括轴、套）、喷绘装置 1 套和机器人控制软件 1 套（实验设备用户可选） 。机器人采用串联式开链结构，即机器人各连杆由旋转关节或移动关节串联连接，如图 1-1 所示。各关节轴线相互平行或垂直。连杆的一端装在固定的支座上（底座） ，另一端处于自由状态，可安装各种工具以实现机器人作业。关节的作用是使相互联接的两个连杆产生相对运动。关节的传动采用模块化结构，由锥齿轮、同步齿型带和谐波减速器等多种传动结构配合实现。机器人各关节采用伺服电机和步进电机混合驱动，并通过 Windows 环境下的软件编程和运动控制卡实现对机器人的控制，使机器人能够在工
3、作空间内任意位置精确定位。第 2 页 共 52 页图 1-1 机器人结构机器人技术参数如表 1-1 所示。表1-1 机器人技术参数机构形式 串联关节式驱动方式 步进伺服混合驱动负载能力 3Kg重复定位精度 0.08mm关节转动 -150 150关节转动 -135 -45关节转动 -70 50关节转动 -90 90关节转动 -90 90动作范围关节转动 -180 180关节转动 60o / S关节转动 60o / S关节转动 60o / S关节转动 60o / S关节转动 60o / S最大速度关节转动 120o / S第 3 页 共 52 页最大展开半径 610mm高度 850 mm本 体 重
4、 量 40Kg操作方式 示教再现/编程电源容量 单相 220V 50Hz 4A1.4 实验步骤1、 接通控制柜电源，待系统启动后，运行机器人软件，出现如图 1-3 所示主界面；2、 按下控制柜“启动”按钮；3、 点击主界面“机器人复位”按钮，机器人进行回零运动。观察机器人的运动，六个关节全部运动完成后，系统会提示复位完成，机器人处于零点位置；图 1-3 主界面4、 点击“关节示教”按钮，出现如图 1-4 所示界面，按下“打开”按钮，在机器人软件安装目录下选择示教文件 BANYUN.RBT6，示教数据会在示教列表中显示；5、 在 2 个支架的相应位置上分别放置轴和轴套，然后按下“再现”按钮，机器
5、人实现装配动作；6、 如果想再做一次装配动作，按下“再现”按钮即可；7、 点击“机器人复位”按钮，使机器人回到零点位置；第 4 页 共 52 页8、 按下控制柜的“停止”按钮；9、 退出机器人软件，关闭计算机；10、 断开控制柜的电源。图1-4 关节示教界面1.5 注意事项1、 实验前确保机器人各电缆正确连接；2、 在老师的指导下进行实验；3、 机器人通电后，身体的任何部位不要进入机器人运动可达范围之内；4、 机器人运动不正常时，及时按下控制柜的急停开关；5、 系统启动顺序是先启动计算机和软件，然后机器人通电，断电时先断开机器人电源，再关闭软件和计算机，否则可能引起机器人误动作，造成人身伤害和
6、设备损坏。第 5 页 共 42 页实验 2 机器人的机械系统2.1 实验目的1、 了解机器人机械系统的组成；2、 了解机器人机械系统各部分的原理及作用；3、 掌握机器人单轴运动的方法。2.2 实验设备1、 RBT-6T/S01S 机器人一台；2、 RBT-6T/S01S 机器人柜一台。2.3 实验原理机器人机械系统主要由以下几大部分组成：原动部件、传动部件、执行部件。基本机械结构连接方式为原动部件传动部件执行部件。机器人的传动简图如图 2-1 所示。关节传动链主要由伺服（或步进）电机、减速器构成。关节传动链主要由伺服电机、减速器构成。关节传动链主要由步进电机、同步带、减速器构成。关节传动链主要
7、由步进电机、减速器构成。关节传动链主要由步进电机、同步带、减速器构成。关节传动链主要由步进电机、同步带、减速器构成。在机器人末端还有一个气动夹持器。原动部件包括步进电机和伺服电机两大类，关节采用交流伺服（或步进）电机驱动方式；、采用交流伺服电机驱动方式；关节、采用步进电机驱动方式。本机器人中采用了同步齿型带传动、谐波减速传动等传动方式。执行部件采用了气动手爪机构，以完成抓取作业。下面对在 RBT-6T/S01S 六自由度机器人中采用的各传动部件的工作原理及特点作以简要介绍。第 6 页 共 42 页图2-1 机器人传动简图2.4 实验步骤1、 教师介绍机器人机械系统中原动部分、传动部分以及执行部
8、分的位置及在机器人系统中的工作状况；2、 接通控制柜电源，待系统启动后，运行机器人软件；3、 按下控制柜“启动”按钮；图2-6 关节运动界面第 7 页 共 42 页4、 点击主界面“机器人复位”按钮，机器人进行回零运动。观察机器人的运动，六个关节全部运动完成后，系统会提示复位完成，机器人处于零点位置；5、 点击“关节运动”按钮, 出现如图 2-6 所示界面；6、 选择“关节” ，关节方向选择“正向” ，启动方式选择“加速” ，运动方式选择“位置模式” ，运行速度取默认值，目标位置取-120 度，点击“启动”按钮，观察机器人第关节运动情况；7、 选择“关节” ，关节方向选择“反向” ，启动方式选
9、择“加速” ，运动方式选择“速度模式” ，运行速度取默认值，点击“启动”按钮，观察机器人第关节运动情况，然后点击“立即停止”按钮；8、 选择“关节” ，关节方向选择“正向” ，启动方式选择“匀速” ，运动方式选择“位置模式” ，运行速度取默认值，目标位置取-120 度，点击“启动”按钮，观察机器人第关节运动情况；9、 选择“关节” ，关节方向选择“反向” ，启动方式选择“匀速” ，运动方式选择“速度模式” ，运行速度取默认值，点击“启动”按钮,观察机器人第关节运动情况，然后点击“立即停止”按钮；10、 选择“关节” ，关节方向选择“正向” ，启动方式选择“加速”,运动方式选择“位置模式” ，运
10、行速度取默认值，目标位置取 30 度，点击“启动”按钮,观察机器人第关节运动情况；11、 选择“关节” ，关节方向选择“反向” ，启动方式选择“加速”,运动方式选择“速度模式” ，运行速度取默认值，点击“启动”按钮观察机器人第关节运动情况，然后点击“立即停止”按钮；12、 选择“关节” ，关节方向选择“正向” ，启动方式选择“匀速”,运动方式选择“位置模式” ，运行速度取默认值，目标位置取 60 度，点击“启动”按钮,观察机器人第关节运动情况；13、 选择“关节” ，关节方向选择“反向” ，启动方式选择“匀速” ，运动方式选择“速度模式” ，运行速度取默认值，点击“启动”按钮观察机器人第关节运
11、动情况，然后点击“立即停止”按钮；14、 选择“关节” ，关节方向选择“正向” ， 启动方式选择“加速” ， 运动方式选择“位置模式” ，运行速度取默认值，目标位置取 60 度，点击“启动”按钮,观察机器人第关节运动情况；15、 选择“关节” ，关节方向选择“反向” ， 启动方式选择“加速” ， 运动方式选择“速度模式” ，运行速度取默认值，点击“启动”按钮观察机器人第关节运动情况，然后点击“减速停止”按钮；16、 选择“关节” ，关节方向选择“正向” ，启动方式选择“加速” ，运动方式选择“位置模式” ，运行速度取默认值，目标位置取 60 度，点击“启动”按钮,观察机器人第关节运动情况；17
12、、 选择“关节” ，关节方向选择“反向” ，启动方式选择“加速” ，运动方式选择“速度模式” ，运行速度取默认值，点击“启动”按钮观察机器人第关节运动情况，然后点击“减速停止”按钮；18、 点击“退出”按钮，退出关节运动界面；19、 点击“机器人复位”按钮，使机器人回到零点位置；第 8 页 共 42 页20、 按下控制柜的“停止”按钮；21、 退出机器人软件，关闭计算机；22、 断开控制柜的电源。2.5 注意事项1、 实验前确保机器人各电缆正确连接；2、 在老师的指导下进行实验；3、 机器人通电后，身体的任何部位不要进入机器人运动可达范围之内；4、 机器人运动不正常时，及时按下控制柜的急停开关
13、；5、 系统启动顺序是先启动计算机和软件，然后机器人通电，断电时先断开机器人电源，再关闭软件和计算机。否则可能引起机器人误动作，造成人身伤害和设备损坏。第 9 页 共 42 页第 10 页 共 42 页实验 3 机器人示教编程与再现控制 3.1 实验目的1、 了解机器人示教与再现的原理；2、 掌握机器人示教和再现过程的操作方法。3.2 实验设备1、 RBT-6T/S01S 机器人一台；2、 RBT-6T/S01S 机器人控制柜一台。3.3 实验原理机器人的示教-再现过程是分为四个步骤进行的，它包括：机器人示教(teach programming)，就是操作者把规定的目标动作(包括每个运动部件，
14、每个运动轴的动作)一步一步的教给机器人。示教的简繁，标志着机器人自动化水平的高低。记忆，即是机器人将操作者所示教的各个点的动作顺序信息、动作速度信息、位姿信息等记录在存储器中。存储信息的形式、存储存量的大小决定机器人能够进行的操作的复杂程度。再现，便是将示教信息再次浮现，即根据需要，将存储器所存储的信息读出，向执行机构发出具体的指令。至于是根据给定顺序再现，还是根据工作情况，由机器人自动选择相应的程序再现这一功能的不同，标志着机器人对工作环境的适应性。操作，指机器人以再现信号作为输入指令，使执行机构重复示教过程规定的各种动作。在示教-再现这一动作循环中，示教和记忆是同时进行的；再现和操作也是同
15、时进行的。这种方式是的机器人控制中比较方便和常用的方法之一。示教的方法有很多种，有主从式，编程式，示教盒式等多种。主从式既是由结构相同的大、小两个机器人组成，当操作者对主动小机器人手把手进行操作控制的时候，由于两机器人所对应关节之间装有传感器，所以从动大机器人可以以相同的运动姿态完成所示教操作。编程式既是运用上位机进行控制，将示教点以程序的格式输入到计算机中，当再现时，按照程序语句一条一条的执行。这种方法除了计算机外，不需要任何其他设备，简单可靠，适用小批量、单件机器人的控制。示教盒和上位机控制的方法大体一致，只是由示教盒中的单片机代替了电脑，从而使示教过程简单化。这种方法由于成本较高，所以适
16、用在较大批量的成型的产品中。3.4 实验步骤1、 接通控制柜电源，待系统启动后，运行机器人软件；2、 按下“启动”按钮；3、 点击主界面“机器人复位”按钮，机器人进行回零运动。观察机器人的运动，第 11 页 共 42 页六个关节全部运动完成后，系统会提示机器人复位完成，机器人处于零点位置；4、 点击“关节示教”按钮，出现如图 4-1 所示界面；5、 在“速度”中选择示教速度(由左到右从低速到高速 1.5 度/秒、6 度/秒、12 度/秒、24 度/秒共四个挡，默认是 6 度/ 秒，一般情况下建议选择 12 度/秒) ；在“关节运动”中有每个关节的正反向运动，持续按下相应关节的按钮，机器人的关节会按照指令运动，松开相应的按钮，机器人的关节会停止运动；6、 在机器人“各关节状态”和“当前坐标”中，可以实时显示机器人的运动状态，当每运动
