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1、实验机械臂控制实验一、实验目的1了解机械臂的组成及性能指标；2了解机械臂的机械系统和控制系统的组成、工作原理；3了解机械臂完成搬运装配作业的过程，掌握机械臂示教作业的方法。二、实验设备四自由度机械臂及控制柜，计算机，气泵，装配轴、套。三、实验原理本实验使用的四自由度示教再现式机械臂采用串联平面式开链结构。机械臂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械臂的控制，使机械臂能够在运动范围内 任意位置精确定位。机械臂的示教、再现是示教再现型机械臂实现机械臂作业的两个过程。在示教过程中，操作者通过示教盒或 计算机屏幕上的示教界面操作机械臂运动
2、，计算机系统内安装的示教软件将机械臂运动轨迹各段的起点和终点 运动类型、运动速度等信息自动地记录在计算机存储器中；在再现过程中，重放存储器中存储的各段轨迹的运动 类型和运动速度，并通过插补算法计算出各段轨迹的起点和终点中间的各个位置点，作为电机伺服系统的指令， 从而再现示教过的作业程序。如需更改作业程序时，则需重新完成示教和再现的操作。机械臂按运动轨迹控制方式可分为点到点（PTP）运动控制和连续轨迹（CP）运动控制。四、实验内容1机械臂的机械系统认识本机械臂具有4 个自由度，即腰关节（关节1 ）、臂关节（关节2 ）、肘关节（关节3 ）、腕关节（关节4 ）各自的回转运动。三节减速器四节减速器.三
3、节电机三节同步带=蛊四节同步带.四节电机T丄二节电机一节电机底座节同步带节减速器险图 1-1 机械臂的传动简图机械臂的夹持功能是通过安装在手腕前端的手爪来完成的。本机械臂采用气动手爪机构来完成抓取作业，手 爪的标称负载为2kg。机械臂的气动夹持装置由气泵、油水分离器、控制阀、手爪及气管五部分组成。2机械臂的控制系统认识 本机械臂的电控系统主要由计算机系统、电机及电机驱动器、传感器、电源、操作电路、控制柜等部分组成。 3机械臂搬运装配实验 机械臂的搬运装配分成示教、再现两个过程。机械臂的示教窗口包含关节信息、末端坐标信息、示教盒、机 械臂状态信息、示教点信息列表、示教速度控制和示教控制等部分。五
4、、实验步骤1介绍机械臂的性能指标及机械系统的各组成部分（教师演示）； 2介绍机械臂的电控系统各组成部分（教师演示）；3机械臂搬运装配实验1）连接好控制柜电源，开启计算机后，旋转控制柜上钥匙以开启电源开关，等待控制柜的报警指示灯变灰后， 按下控制柜的“伺服开启”按钮，等待变绿后方可操作。2）运行机械臂教学软件，进入软件主界面，点击“机械臂复位”按钮，复位后点击“机械臂示教”按钮，弹 出示教窗口。3）在“示教速度控制”内，通过移动指针选择示教速度。4）在“示教盒”内，通过控制各关节的运动方向、手爪状态等按钮来控制机械臂示教运动。当每个关节运动 到关键位置处，需按下“记录”按钮记录下示教信息，直至整
5、个搬运装配过程完成。5）点击“保存”按钮，保存示教文件。6）点击“复位”按钮，机械臂回到笛卡尔坐标系的原点位置。7）点击“再现”按钮，机械臂按照记录的机械臂关节信息再现一遍运动轨迹。8）点击“清零”按钮，清除关节信息、末端点信息和示教信息列表。9）点击“复位”按钮，机械臂做回零运动。10）如果想再现第二次，只需点击“打开”按钮，找到相应示教文件，然后点击“识别示教点，”重复6）、7）、 8）、9） 步骤即可。11）关闭教学机械臂软件。按下教学机械臂控制柜的“伺服关闭”按钮，等待变红后，旋转控制柜上钥匙， 关闭电源开关。六、思考题1指出机械臂各关节所采用的执行元件和传动部件。 2怎么控制气动手爪的夹持力？怎样调节气动手爪的移动速度？ 3通过本实验总结机械臂示教再现的概念。4.机械臂在运动控制过程中，梯形曲线运动和S形曲线运动模式各有什么特点？5机械臂的PTP运动控制与CP运动控制方式各有何特点？举出机械臂在工业控制中PTP控制和CP控制的 实例？
