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《機械原理》示教陳列柜,模塊化仿真工業(yè)機器人創(chuàng)新設(shè)計及控制實踐平臺

一、概述：

《機械原理》示教陳列柜是根據(jù)大、中專院校、技校、職業(yè)學(xué)校的機械原理教學(xué)大綱設(shè)計的電化教學(xué)設(shè)備。演示形象逼真，運行可靠，制作工藝美觀，使用本陳列柜可提高教學(xué)效果，節(jié)約學(xué)時是一套現(xiàn)代化機械課程教學(xué)應(yīng)用實驗室設(shè)備。

二、技術(shù)規(guī)格：

1、本陳列柜共分十個單體陳列柜組成，陳列柜體外形尺寸：1200×530×1900mm（長×寬×高）

2、具有多功能語音播放控制系統(tǒng)。語音解說同步演示，采用單獨驅(qū)動由電腦或電子設(shè)備控制運轉(zhuǎn)演示?？刂撇捎靡壕в|摸屏控制和遙控控制自動運行講解、可順序循環(huán)與重復(fù)播放運轉(zhuǎn)，又能根據(jù)教材、教學(xué)需要而任意選擇還是單獨演示等。解說詞播放在100平方房內(nèi)聲音宏亮。

3、柜體采用1.0mm厚的SPCC冷扎板焊接而成，表面采用中溫磷化噴塑制作，柜體剛性好。柜內(nèi)陳列面板為超豪華鋁塑夾層板，承載性好。板面附有必要的圖表和文字說明，外形美觀大方，經(jīng)久耐用。

4、柜頂部裝有照明日光燈，柜背設(shè)有對開門，有利維護設(shè)備和方便維修。柜下部設(shè)有柜箱，方便存放單個模型、實驗箱及相關(guān)實驗文檔。柜底裝有萬向輪，方便移動，符合人機工程要求。

5、模型材料采用亞克力有機板與工程塑料制造；

主要實驗內(nèi)容

1.機器人整體結(jié)構(gòu)和典型機構(gòu)認知實驗

 （1）觀看不同機器人的自動演示過程，了解機器人的工作機制，掌握機器人各主要構(gòu)成部分及相互間的作用。

 （2）拆卸、測繪、組裝機器人機械各零部件，

通過機器人控制系統(tǒng)的演示功能操控機器人關(guān)節(jié)動作，進一步了解機器人內(nèi)部結(jié)構(gòu)、運動和控制機理。

 （3）伺服電機模塊，電氣硬件模塊、運動控制控制硬件模塊的認識及匹配實踐。

（4）掌握工業(yè)機器人典型機構(gòu)：如滾珠絲桿傳動、諧波傳動、行星齒輪傳動、錐齒齒輪傳動、連桿機構(gòu)、各類帶傳動、蝸輪蝸桿傳動

（5）掌握機器人典型驅(qū)動系統(tǒng)：各種伺服電機、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)等。

2、工業(yè)機器人傳動機構(gòu)零部件設(shè)計、制造及評價實驗

模塊化工機器人是由一系列核心零件構(gòu)成。這些零件為適應(yīng)工業(yè)機器人的運動及精度要求。必須在結(jié)構(gòu)和加工工藝上予以優(yōu)化設(shè)計并制定相應(yīng)的加工工藝流程。學(xué)生可以針對該平臺的若干典型零件進行虛擬的設(shè)計和分析。并利用學(xué)院條件進行一些創(chuàng)造和實踐。

  3、工業(yè)機器人裝配實驗和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新實驗

利用工業(yè)級精度機械傳動模塊設(shè)計和拼裝不同自由度、能完成不同動作功能的（包括焊接工業(yè)機器人）工業(yè)機器人，為學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計提供充分和靈活的條件和手段。

4、工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)分析、運動學(xué)分析和動力學(xué)分析實驗

  （1)機器人的結(jié)構(gòu)分析實驗

掌握機器人的結(jié)構(gòu)組成特點，變換型式，可裝配性(避免裝配干涉)和裝配準確性所需要的結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的協(xié)調(diào)，保證連接強度和結(jié)構(gòu)強度所需要的結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的協(xié)調(diào)等。

（2）機器人坐標系建立

了解機器人建立坐標系的意義；了解機器人坐標系的類型； 掌握用D-H方法建立機器人坐標系的步驟。
    （3）機器人正運動學(xué)分析
   了解齊次變換矩陣的概念；掌握機器人笛卡爾坐標系建立的過程；掌握運用齊次變換矩陣求解機器人正運動學(xué)的方法。
   （4）機器人逆運動學(xué)分析
   了解齊次變換矩陣的概念；了解機器人工作空間的概念；掌握機器人笛卡爾坐標系建立的過程；掌握運用齊次變換矩陣求解機器人逆運動學(xué)的方法。

（5）機器人關(guān)節(jié)運動軌跡規(guī)劃
   理解機器人關(guān)節(jié)坐標運動的概念；了解機器人關(guān)節(jié)坐標運動時的軌跡規(guī)劃方法；理解機器人相對運動位置模式和絕對運動位置模式的概念。

（6）、機器人PTP(點到點)運動軌跡控制
   理解機器人PTP(點到點)運動的概念；了解機器人PTP(點到點)運動的控制方法；了解機器人實現(xiàn)PTP運動的過程。

（6）機器人CP(連續(xù))運動控制
理解機器人CP (連續(xù)軌跡)運動的概念；了解機器人CP (連續(xù)軌跡)運動的控制方法；了解機器人實現(xiàn)CP (連續(xù)軌跡)運動的過程；掌握機器人的直線和圓弧插補控制方法。

5、機器人示教操作實驗

 （1）學(xué)習(xí)使用機器人控制系統(tǒng)操作界面，掌握各參數(shù)的含義、作用及設(shè)置方法。

 （2）操作機器人按照預(yù)先規(guī)定的動作運行，觀察并記錄運行結(jié)果。

6、步進電機控制原理、方法及電路基礎(chǔ)設(shè)計及控制實驗

 （1）步進、交流伺服技術(shù)基礎(chǔ)

 （2）直線位移控制

 （3）速度、加速度控制

 （4）角度控制

7、步進電機控制原理、方法綜合實驗

利用專用運動控制卡進行多維位移、速度、加速度、控制實踐。

8、傳感器及信號處理實驗

對應(yīng)用工業(yè)機器人的位置傳感器進行信號收集.分析與機器人位置控制實驗。

11、編程語言學(xué)習(xí)與應(yīng)用實驗

VB、C++ Builder、MATLAB等語言，主要用于機器人控制界面開發(fā)，界面內(nèi)嵌功能模塊開發(fā)，信號處理，接口與網(wǎng)絡(luò)通信，電機伺服控制，各種算法等