机电一体化德普施.docx
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机电一体化德普施
项目课程
课程名称机电一体化创新设计项目
题目名称
机器人分析报告
专业班级机电07级5班
学号3107000207310700020931070002103107000210
学生姓名黄嘉恺黄毅超黎庆峰赖金辉
指导教师
2010年12月1日
广东工业大学课程设计任务书
题目名称
机器人结构分析
学生学院
机电工程学院
专业班级
机电07级05班
姓名
黄嘉恺黄毅超黎庆峰赖金辉
学号
3107000207310700*********002103107000210
一、课程设计的内容
项目实验是机电一体化入门课程，它是以德国慧鱼公司生产的机电产品示教模型为对象，对机械设备进行动态模拟和设计分析的机电一体化典型系统。
要求学生亲自动手拼接装配机械设备模型，了解机械系统和微机控制系统的原理、特点、设计方法，培养学生理论联系实际、独立思考与分析能力的。
依据旨在提高学生“以机为主，以点为辅，机电有机结合”的分析与设计能力。
通过例举，完成以实践活动环节为主的综合性设计训练过程。
二、课程设计的要求与数据
掌握机电一体化机械设备的总体结构以及各部件的组成和功能。
分析机械装置的主体结构和各部件机构的运动方式，确定机械传动的工作链和基本原理，绘制机构传动的运动简图。
了解计算机控制软件的编程方法以及机械运动轨迹规划和控制语句模块的程序编辑。
三、课程设计应完成的工作
采用CAD设计软件绘制机械设备的三维设计图，按实验指导书的要求撰写实验报告书。
提交绘制机械设备模型的三维图和实验报告书，文字论述（不少于2000字）。
并呈交电子版文件。
四、课程设计进程安排
序号
设计各阶段内容
地点
起止日期
1
了解示教模型的演示过程，掌握模型的拼装方法和机械本体装配过程。
实验一号楼314
10月8号
2
拼装机械模型，掌握模型的构型装配过程完成模型程序控制的电路连接。
分析模型的构造以及工作原理。
实验一号楼314
10月8号
3
分析计算机程序控制的方法，驱动部件认识。
测试传感系统的作用。
机械运动的轨迹规划。
实验一号楼314
10月9号
4
分析机械装置的主要结构和各部件传动机构的运动方式，确定机械传动链，绘制机构传动副
的运动简图，测绘机械设备的整体结构。
实验一号楼314
10月9号
5
开展自主创新设计活动。
查阅参考资料，拟订新的设计方案；采用Solidworks等CAD设计软件绘制机械设备的三维设计图，按实验指导书的要求撰写实验报告。
分散学时
10月10号至
10月31号
6
学生提交实验报告；
定期为学生进行辅导和答疑工作。
实验一号楼314
11月1号
至
11月26号
7
答辩和评定成绩。
实验一号楼314
11月26号
五、应收集的资料及主要参考文献
1、《机电一体化系统设计》张建民等编著北京理工大学出版社1996年8月
2、《机械系统的微机控制》陈强、解云龙等编著清华大学出版社1999年8月
3、（参考：
慧鱼技术实验系列——机器人技术软件手册，Fischertechnik）。
发出任务书日期：
年月日指导教师签名：
计划完成日期：
年月日基层教学单位责任人签章：
主管院长签章：
摘要
机电一体化又称机械电子学,现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，他的发展使冷冰冰的机器有了人性化、智能化。
模型能够展示科学原理和技术过程,简述了分选机构机器人系统,设计并分析了分选机构机器人的主要机构——分选机构机器人横臂，分选机构的横向传输，分选机构的纵向传输。
关键词：
分选机构，机器人，机电一体化
Abstract
Electricalandmechanicalintegration,alsoknownaselectronics,mechanicalandelectricalintegrationoftechnology,machineryandmicro-electronicstechnologyiscloseofacollectionoftechnologies,thedevelopmentofcoldmachineswithhumanintelligence.Modeltodemonstratescientificprinciplesandtechnicalprocess,ontherobotbodysortingsystemdesignandanalysisoftheseparationofthemainbodyoftherobot-sortingbodiesrobotarm,electedbodiesatthehorizontaltransfer,sortingVerticaltransmissionofthebody.
KeyWords:
Sortingagencies,robotics,mechanicalandelectricalintegration
目录
1.机电一体化技术6
1.1机电一体化技术的定义和内容6
1.2机电一体化系统组成6
2.德普施机器人7
3.1德普施机器人简介7
3.2机器人轨迹规划7
3.3运动轨迹程序8
3.4实验步骤9
3.5数据处理10
3.总结10
4.参考文献11
1.机电一体化技术
1.1机电一体化技术的定义和内容
机电一体化技术综合应用了机械技术、计算机与信息技术、系统技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术,接口技术及系统总体技术等群体技术,从系统的观点出发,根据系统功能目标和优化组织结构目标,以智能、动力、结构、运动和感知等组成要素为基础,对各组成要素及相互之间的信息处理、接口耦合、运动传递、物质运动、能量变换机理进行研究,使得整个系统有机结合与综合集成,并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下,形成物质和能量的有规则运动,在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。
1.2机电一体化系统组成
1.机械本体机械本体包括机架、机械连接、机械传动等，它是机电一体化的基础，起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。
2.检测传感部分检测传感部分包括各种传感器及其信号检测电路，其作用就是检测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化，并将信息传递给电子控制单元，电子控制单元根据检查到的信息向执行器发出相应的控制。
3.电子控制单元电子控制单元是机电一体化系统的核心，负责将来自各传感器的检测信号和外部输入命令进行集中、存储、计算、分析，根据信息处理结果，按照一定的程度和节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的地进行。
4.执行器执行器的作用是根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运动。
执行器是运动部件，通常采用电力驱动、气压驱动和液压驱动等几种方式。
5.动力源动力源是机电一体化产品能量供应部分，是按照系统控制要求向机械系统提供能量和动力使系统正常运行。
提供能量的方式包括电能、气能和液压能。
3德普施机器人
3．1德普施机器人简介
宝贝车机器人BS2版是一个微型自主移动机器人平台，是德普施教育机器人中应用最广泛的一款机器人产品。
其底座为铝合金金属架构，坚固耐用，底座上安装一个单片机教学底板，核心是单片机控制器。
宝贝车机器人前面有两个轮，分别由两个电机控制；后轮为球体。
可以通过单片机控制器来改变两个电机的转速和方向，从而控制小车的运动状态。
这也是本课程设计主要任务。
单片机控制器是可插拔式的，既可用于机器人的应用软件设计，也可拔下用于其它课程实验；机器人教学底板上附有一个开放的教学面包板，学生可在面包板上搭建丰富的电子电路，用于教学、实训或创新实践。
教学底板上还有一个标准的输入输出接口，可插接几十种传感器以构建丰富的应用，也可通过该接口设计更加丰富的扩展应用模块。
宝贝机器人的实物如图1-1所示。
图1-1
3.2机器人轨迹规划
实验中，规划该机器人轨迹大致如下图所示：
图3.1机器人轨迹规划
3.3运动轨迹程序
根据规划轨迹和程序手册，编制程序如下：
'{$STAMPBS2}
'{$PBASIC2.5}
DEBUG"ProgramRunning!
"‘提示程序开始
counterVARWord
plusecountVARWord
FREQOUT4,2000,3000‘程序运行
FORplusecount=1TO100‘匀加速前进
PULSOUT13,750+plusecount
PULSOUT12,750-plusecount
PAUSE20
NEXT
FORcounter=1TO203‘匀速直线前进5秒
PULSOUT13,850
PULSOUT12,650
PAUSE20
NEXT
FORcounter=1TO66‘向前匀速旋转将近1/4圈
PULSOUT12,730
PULSOUT13,850
PAUSE20
NEXT
FORcounter=1TO203‘匀速直线前进5秒
PULSOUT13,850
PULSOUT12,650
PAUSE20
NEXT
FORcounter=1TO66‘向前匀速旋转将近1/4圈
PULSOUT12,730
PULSOUT13,850
PAUSE20
NEXT
FORcounter=1TO203‘匀速直线前进5秒
PULSOUT13,850
PULSOUT12,650
PAUSE20
NEXT
FORcounter=1TO198‘向前匀速旋转将近3/4圈
PULSOUT12,730
PULSOUT13,850
PAUSE20
FORcounter=1TO203‘匀速后退5秒
PULSOUT13,650
PULSOUT12,850
PAUSE20
NEXT
FORcounter=100TO0‘匀减速后退
PULSOUT13,750-plusecount
PULSOUT12,750+plusecount
PAUSE20
NEXT
DEBUG"Programover!
"‘提示程序结束
END
3.4实验步骤
1、调整两个电机停止时，程序中PULSOUT13，x和PULSOUT12，y中x、y的数值都为750；
2、计算相应的数据，并编写程序；
3、输入程序，运行程序，让小车运动，进行多次测量，并做出相应的修改，直到大致完成规划路线为止。
3.5数据处理
1、执行5秒的脉冲数的计算：
执行PULSOUT13需要1.7ms，执行PULSOUT12需要1.3ms，执行PAUSE20需要20ms，
执行一次循环语句需要1.6ms，一次共需要24.6ms，所以执行5秒的脉冲数为5000/24.6≈203
2、车的速度：
直线最大速度的匀速运动中测得：
运动5秒车子运行的路程约为810mm，即车的最大速度为Vmax=810/5=162mm/s，其中输入脉冲数为203，所以两次脉冲间车子的速度为V=810/203≈4mm/s。
3、旋转脉冲
旋转地脉冲主要是通过多次实验来修改的。
由于车子车轮在装配时有误差，导致修改次数多而且不能保证旋转角度。
最后选取了较为合适的数值编程。
4.总结
在这个实验中，我所在的小组主要是根据要求完成机器人的组装，在实验中我和队友们经过合理分工和努力，最后在规定的时间内完成了老师交给我们的任务，使得机器人按要求进行运行。
在经过装配机器人的组装实践活动，学习和理解了机器人的主要由两个部分组成：
传动系统和控制反馈系统。
也使得我们更加了解传动部分和控制反馈系统之间的协作运行，弄清楚了他动作的顺利和原理，使得实践与理论结合起来，巩固了机电一体化的理论知识，同时也使我们更加了解自己在学习上的不足和以后学习的方向。
虽然在实验中碰到了一些小困难，但是在老师的耐心指导下和队员们的努力坚持最求真理的恒心下，终于解决了这些困难，并出色的完成了任务。
在实验中不仅仅是动手而已，更多的则需要我们每个人在实习结束后根据自己的情况去感悟，去反思，去理解，才有所收获，才使这次实验达到了学习的目的。
5.参考文献
[1]机电一体化系统设计张建民等编著北京理工大学出版社1996年8月
[2]机械系统的微机控制陈强、解云龙等编著清华大学出版社1999年8月
[3]慧鱼技术实验系列——机器人技术软件手册Fischertechnik
[4]自动分选系统许胜余编写《物流科技》杂志出版2000年3月
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