机电一体化系统演示实验.docx

实验一 机电一体化系统演示实验
一、实验目的：
1、掌握机电一体化系统的基本组成要素；
2、了解机电一体化系统的技术组成；
3、了解快速构建机电一体化系统的方法；
4、了解机电一体化中机械电气部分之间的相互关系及其接口技术。
二实验一 机电一体化系统演示实验
一、实验目的：
1、掌握机电一体化系统的基本组成要素；
2、了解机电一体化系统的技术组成；
3、了解快速构建机电一体化系统的方法；
4、了解机电一体化中机械电气部分之间的相互关系及其接口技术。
二、实验设备及器材：
AGV 工业机器人；
SZ 直流伺服电机；
ZK4 直流伺服电机驱动调速器；
AGV 工业机器人控制柜及其它电气器材；
三、实验原理：
（一）工业机器人结构与工作原理
直流伺服电动式球坐标型工业机器人具有三个自由度（即：RRP----大臂回旋、仰角、小 臂伸缩三个运动）和一个手爪开合动作，采用全电动驱动方式控制。
机械人本体结构如图1 所示。
图1机械人本体
1--机械手爪 2--机械手小臂 3--机械手大臂 4—机身
机器人本体由机身、大臂、小臂、手爪等组成。机身固定在机械小车上；大臂可以绕着 机身在水平面内和垂直面内旋转；小臂在丝杆的传动下，可以前后进行伸缩。在大臂和小臂 的共同作用下，机械手的手爪能够接近要抓的物体；同时，手爪在电机的带动下张开，以便 能够抓住物体。当物体被控制在手爪的控制范围内时，手爪夹紧物体，然后通过大臂的旋转 和小臂的伸缩运动，最终将物体置于规定的位置。
机器人大臂回旋运动和大臂仰角运动均采用直流电动机、谐波减速器传动，PWM脉宽
调速器控制，可实现 1~12 无极调速控制。
机器人小臂伸缩采用直流电动机，行星减速器加滚珠丝杠传动，PWM脉宽调速器控制， 可实现 20~2000 mm/Min 无极调速控制。
手爪开合采用连杆及螺旋机构，同步电机驱动，其结构简单，无调速器，电路控制方便 由于在机械结构设计中采用了谐波减速、滚珠丝杠、滚珠直线导轨等精密传动装置，机 器人手爪定位可达到较高精度。
机器人由机器人本体，电控柜和操作盒等组成。如图2 所示。
图2
使用操作盒手动控制机器人大臂、小臂、手爪等各项运动。经测试已达到下列主要技术
指标：
1、
大臂回转角度：
240°
2、
大臂仰角：
- 60°~ 20°
3、
小臂伸缩行程：
0~200 mm
4、
抓物重量：
< 2 Kg
(二) ZK4 系列直流电机调速器工作原理
采用脉宽调制和电压反馈技术，使电动机能在 0--100％额定转速范围内实现无级调速和 连续运转，且稳定度高，运转平稳。还有软起动和过载保护功能，使用安全可靠。采用 110V， 4A以内的并激直流电动机。两种调速方法，外接4. 7K---47K电位器调速或外加1. 5-5V直 流电压调速(1. 5-5V直流电压经光耦隔离输入)。电枢电压可控，外加5-24V直流电压时电枢 电压降到零，电机停转(5—24V直流电压经光耦隔离输入)，5-24V直流电压断开后电枢电压
缓慢升到原来电压。
1、技术性:
1 电源电压： 50HZ 220V±10％
2 调速范围： 0~100％额定转速
1. 3稳压精度： W1%
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