六自由度桌面型并聯(lián)機(jī)器人RBT-6S03P實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)RBT-6S03P 桌面型并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書蘇州博實(shí)機(jī)器人技術(shù)有限公司精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)目 錄精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)并聯(lián)機(jī)器人的理論知識(shí)并聯(lián)機(jī)器人概念及發(fā)展歷史傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人一般是由機(jī)座、腰部(或肩部)、大臂、小臂、腕部和手部構(gòu)成，大臂小臂以串聯(lián)方式聯(lián)接，因而也稱串聯(lián)機(jī)器人。這類機(jī)器人的型式很多，可分為球坐標(biāo)型式，還有直角坐標(biāo)、圓柱坐標(biāo)等型式，后來又出現(xiàn)全鉸鏈的多關(guān)節(jié)型，這種多關(guān)節(jié)型機(jī)器人，在三維空間有很高的靈活性和廣泛的通用性，典型的如 PUMA 機(jī)器人。在串聯(lián)

2、機(jī)器人發(fā)展方興未艾時(shí)，澳大利亞著名機(jī)構(gòu)學(xué)教授 Hunt 在 1978 年提出，可以應(yīng)用六自由度的 SteWart 平臺(tái)機(jī)構(gòu)作為機(jī)器人機(jī)構(gòu)，到 80 年代中期、國際上研究并聯(lián)機(jī)器人的人還寥寥無幾，僅有 McDowell、Ear1、Fincht、Yang、Lee、Duffy、Tesar 等數(shù)人，出的成果也不多。到 80 年代末特別是 90 年代以來，并聯(lián)式機(jī)器人才被廣泛注意，并成為了新的熱點(diǎn)，許多大型會(huì)議均設(shè)多個(gè)專題討論，國際上也出現(xiàn)了很多這方面的著名學(xué)者。并聯(lián)機(jī)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上看，是用 6 根支桿將上下兩平臺(tái)聯(lián)接而形成的，這 6 根支桿都可以獨(dú)立的自由伸縮，它分別用球鉸和虎克鉸與上下平臺(tái)聯(lián)接，這樣上平

3、行與下平臺(tái)就可進(jìn)行 6 個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，即有 6 個(gè)自由度，在三維空間可以作任意方向的移動(dòng)和繞任何方向、位置的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。這種機(jī)構(gòu)在 1965 年由Stewart 提出，原是作為飛行模擬器用于訓(xùn)練飛行員的，機(jī)艙由 6 個(gè)液壓缸支撐和驅(qū)動(dòng)，可以使機(jī)艙獲得任何需要的位姿。在我國燕山大學(xué)系統(tǒng)地開展了并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)理論的研究，并于 1990 年研制出我國第一臺(tái)并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)，是計(jì)算機(jī)控制、液壓伺服驅(qū)動(dòng)，具有 6個(gè)自由度，活動(dòng)范圍是 1200mm250mm 的蘑菇形空間，持重 1000N，外形尺寸高 1750mm，圓周直徑 4500mm，全部用國產(chǎn)器件制成。哈爾濱工業(yè)大學(xué)，清華大學(xué)、北京航天航空大學(xué)等

4、單位也在進(jìn)行著這方面的研究。并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)可以嚴(yán)格定義為：上下平臺(tái)用 2 個(gè)或 2 個(gè)以上分支相連，機(jī)構(gòu)只有 2 個(gè)或2 個(gè)以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)稱為并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。但從機(jī)構(gòu)學(xué)的角度出發(fā)，只要是各自由度的，驅(qū)動(dòng)器分配在不同的環(huán)路上的并聯(lián)多環(huán)機(jī)構(gòu)都可稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)。并聯(lián)機(jī)器人無論是從結(jié)構(gòu)上還是功能實(shí)現(xiàn)上都是一種新型機(jī)器人。并聯(lián)機(jī)器人具有精度高、剛度大、慣性小、承載能力高、運(yùn)動(dòng)反解模型簡單、操作速度高、易于控制等特點(diǎn)，因此，其應(yīng)用范圍從最初的飛行模擬器到近幾年來的宇宙飛船空間對(duì)接器、精密操作微動(dòng)機(jī)器人以及虛擬軸加工車床等?，F(xiàn)在并聯(lián)機(jī)器人的研究吸引了越來越多的科研學(xué)者，其應(yīng)用范圍也在不斷的擴(kuò)

5、大。并聯(lián)機(jī)器人的術(shù)語解釋并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)主要研究并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)、奇異位形、工作空間和靈活度分析等方面，這是實(shí)現(xiàn)并聯(lián)機(jī)器人控制和應(yīng)用研究的基礎(chǔ)。1 1、運(yùn)動(dòng)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)研究的內(nèi)容包括位置正解和逆解兩方面。位置正解就是根據(jù)給定的關(guān)節(jié)變量求機(jī)器人手部位姿，逆解就是根據(jù)機(jī)器人手部位姿求各關(guān)節(jié)變量。對(duì)于并聯(lián)機(jī)器人而言，其位置逆解很容易，而正解是相當(dāng)復(fù)雜的，許多理論研究者在求正解方面頗有建樹。 燕山大學(xué)的黃真教授選用了 Stewart 機(jī)器人作為研究對(duì)象，發(fā)展了 Tesar 影響系數(shù)原理，提出了應(yīng)用機(jī)構(gòu)影響系數(shù)來求解機(jī)器人的位置正解。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的孫立寧教授以剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)的原理為基礎(chǔ)，研

6、究了機(jī)構(gòu)影響系數(shù)，用運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系和擬牽連速度的概念給出了機(jī)構(gòu)速度影響系數(shù)公式，給出了求解并聯(lián)機(jī)器人的雅克比矩陣的方法。北京交通大學(xué)的方躍法教授將螺旋理論應(yīng)用于并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，他提出基于二階曲線分解理論的操作器運(yùn)動(dòng)螺旋系主螺旋的精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)識(shí)別的解析方法，為少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性研究提供必要的理論基礎(chǔ)。東北大學(xué)的郭陽在建立了基本的并聯(lián)機(jī)器人約束方程以后，利用符號(hào)計(jì)算與折配消元法推導(dǎo)出高次多項(xiàng)式，并應(yīng)用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件 Mathematica 進(jìn)行了求正問題實(shí)解的數(shù)值驗(yàn)證。2 2、奇異位形、奇異位形當(dāng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)處于奇異位形時(shí)，其操作平臺(tái)具有多余的自由度，機(jī)構(gòu)將

7、失去控制，同時(shí)，關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力將趨于無限大，從而造成機(jī)器人機(jī)構(gòu)的損壞，因此在設(shè)計(jì)和應(yīng)用并聯(lián)機(jī)器人時(shí)應(yīng)該避開奇異位形。在理論上看，當(dāng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)處于奇異位形時(shí)，其雅克比矩陣成為奇異陣，行列式為零，機(jī)構(gòu)的速度反解不存在。實(shí)際上，并聯(lián)機(jī)器人不但應(yīng)該避開奇異位形，而且也應(yīng)該避免奇異位形附近的區(qū)域，因?yàn)樵诖朔秶鷥?nèi)，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)傳遞性很差。由此可見，并聯(lián)機(jī)器人奇異位形的研究具有重要意義。許多研究者采用不同的方法對(duì)奇異位形進(jìn)行計(jì)算和判定。寶雞文理學(xué)院的趙迎祥等以并聯(lián)機(jī)構(gòu)在奇異位形下產(chǎn)生的微小位移與關(guān)節(jié)和結(jié)構(gòu)約束的關(guān)系為基礎(chǔ)，研究了具有重合球鉸中心的 6-3 式和 6-4 式并聯(lián)機(jī)構(gòu)的奇異位形，分別得到這兩種機(jī)構(gòu)奇異

8、位形的三階和四階判別行列式及奇異位形的特殊情形，并給出了瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)的位移螺旋。天津大學(xué)的趙新華等以動(dòng)平臺(tái)瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)建立奇異位形條件，獲得簡化的奇異位形判別式，并用 6 自由度三角平臺(tái)和 3 支鏈平臺(tái)為例進(jìn)行了此判別式的論證。天津理工大學(xué)的張威等基于機(jī)構(gòu)瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)分析的方法，分析了 3RTT 并聯(lián)機(jī)器人處于奇異位形時(shí)的幾何條件，建立其奇異位形的判別陣，并編寫程序進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算。3 3、工作空間和靈活度、工作空間和靈活度工作空間是指機(jī)器人操作器的工作區(qū)域，是衡量機(jī)器人性能的重要指標(biāo)。吳生富等人在輸入轉(zhuǎn)化方法的基礎(chǔ)上，對(duì)并聯(lián)機(jī)器人工作空間的各截面進(jìn)行分析，討論了結(jié)構(gòu)尺寸與工作空間的關(guān)系，得出可以通過改

9、變上下平臺(tái)短邊夾角或平臺(tái)半徑、改變上平臺(tái)半徑、改變油缸最短長度四種途徑來改變機(jī)器人的工作空間。沈陽工業(yè)學(xué)院的王鐵軍等研究了并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間極限邊界數(shù)值搜索算法，討論了并聯(lián)機(jī)器人位置和姿態(tài)的工作空間以及包括關(guān)節(jié)約束在內(nèi)的工作空間問題。中科院的李方等以解析法為基礎(chǔ)，結(jié)合并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特性，提出一種可以精確確定并聯(lián)機(jī)器人工作空間的幾何方法。當(dāng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)接近奇異位形時(shí)，雅克比矩陣的逆矩陣精度降低，從而使得機(jī)構(gòu)的輸入輸出運(yùn)動(dòng)間的傳遞關(guān)系失真，衡量這種失真程度的指標(biāo)就是靈活度。天津大學(xué)的劉旭東研究了一種3TPT 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間邊界和靈活度解析模型，在靈活度解析部分，首先建立了雅克比矩陣，然后提出了靈活

10、度指標(biāo)，進(jìn)而進(jìn)行了局部靈活度與各向同性解析，最后指出，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)所處的構(gòu)形為局部最優(yōu)靈活度構(gòu)形。這種分析在國內(nèi)此方面的研究具有很強(qiáng)的代表性。并聯(lián)機(jī)器人與傳統(tǒng)串聯(lián)機(jī)器人的比較并聯(lián)機(jī)器人與已經(jīng)用的很好、很廣泛的串聯(lián)機(jī)器人相比往往使人感到它并不適合作機(jī)器人，它沒有那么大的活動(dòng)空間，它的活動(dòng)平臺(tái)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如串聯(lián)機(jī)器人手部來得靈活。的確這種 6-TPS結(jié)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)其工作空間只是一個(gè)厚度不大的蘑菇形空間，位于機(jī)構(gòu)的上方，而表示靈活度的末端件 3 維轉(zhuǎn)動(dòng)的活動(dòng)范圍一般只在 60上下，角度最大也達(dá)不到90?？墒呛褪澜缟先魏问挛镆粯佣际且环譃槎模粲貌⒙?lián)式的優(yōu)點(diǎn)比串聯(lián)式的缺點(diǎn)，也同樣令人吃驚。首先，并聯(lián)式結(jié)構(gòu)其

11、末端件上平臺(tái)同時(shí)經(jīng)由 6 根桿支承，與串聯(lián)的懸臂梁相比，剛度大多了，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；第二，由于剛度大，并聯(lián)式較串聯(lián)式在相同的自重或體積下有高得多的承載能力；第三，串聯(lián)式末端件的誤差是各個(gè)關(guān)節(jié)誤差的積累和放大，因而誤差大而精度低，并聯(lián)式?jīng)]有那樣的積累和放大關(guān)系，誤差小而精度高；第四，串聯(lián)式機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)大都放在運(yùn)動(dòng)著的大小臂上，增加了系統(tǒng)的慣性，惡化了動(dòng)力性能，而并聯(lián)式則很容易將電動(dòng)機(jī)置于機(jī)座上，減小了運(yùn)動(dòng)負(fù)荷；第五，在位置求解上，串聯(lián)機(jī)構(gòu)正解容易，但反解十分困難，而并聯(lián)機(jī)構(gòu)正解困難反解卻非常容易。由于機(jī)器人的在線實(shí)時(shí)計(jì)算是要計(jì)算反解的，這就對(duì)串聯(lián)式十分不利，而并聯(lián)式卻容易實(shí)現(xiàn)。精選

12、優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)從以上分析看來，并聯(lián)式與串聯(lián)式確實(shí)形成了鮮明的對(duì)比。在優(yōu)缺點(diǎn)上串聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)恰是并聯(lián)的缺點(diǎn)，而并聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)又恰是串聯(lián)的缺點(diǎn)；此外正反運(yùn)動(dòng)學(xué)求解的難易上也有明顯的對(duì)比關(guān)系。有學(xué)者將這些情況抽象到更高程度，稱為是串聯(lián)并聯(lián)的“對(duì)偶”關(guān)系，并以此對(duì)偶觀來進(jìn)一步研究串、并聯(lián)機(jī)構(gòu)。并聯(lián)機(jī)器人的應(yīng)用由于串聯(lián)、并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)上和性能特點(diǎn)上的對(duì)偶關(guān)系，串聯(lián)、并聯(lián)之間在應(yīng)用上不是替代作用而是互補(bǔ)關(guān)系，且并聯(lián)機(jī)器人有它的特殊應(yīng)用領(lǐng)域。因此可以說并聯(lián)機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)，擴(kuò)大了機(jī)器人的應(yīng)用范圍。在工業(yè)上，并聯(lián)機(jī)器人可以在汽車總裝線上安裝車輪，將并聯(lián)機(jī)器人橫向安裝于能繞垂直軸線回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)上，它從側(cè)

13、面抓住從傳送鏈送來的車輪。轉(zhuǎn)過來以與總裝線同步的速度將車輪裝到車體上，再將所有螺栓一次擰緊。并聯(lián)機(jī)器人還可以倒裝在具有 xy 兩方向受控的天車上用作大件裝配，可以用在汽車總裝線上吊裝汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。并聯(lián)機(jī)器人也用作飛船對(duì)接器的對(duì)接機(jī)構(gòu)，飛船的對(duì)接可以達(dá)到補(bǔ)給物品、人員交流等目的。要求上下平臺(tái)中間都有通孔，以作為結(jié)合后的通道，這樣上平臺(tái)就成為對(duì)接機(jī)構(gòu)的對(duì)接環(huán)，它由 6 個(gè)直線式驅(qū)動(dòng)器驅(qū)功，其上的導(dǎo)向片可幫助兩飛船的對(duì)正，對(duì)接器還有吸收能量和減振的作用；對(duì)接機(jī)構(gòu)可完成主動(dòng)抓取、對(duì)正拉緊、柔性結(jié)合、最后鎖住卡緊等工作。航海上也有類似的應(yīng)用，如潛艇救援中也用并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為兩者的對(duì)接器。對(duì)于困難的地下工程，如

14、土方挖掘、煤礦開采，也可應(yīng)用這種強(qiáng)力的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，Arai 等1991 年提出將并聯(lián)機(jī)構(gòu)裝于履帶式或步行式可移動(dòng)的小車上，挖頭裝于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的上平臺(tái)上，強(qiáng)有力的并聯(lián)機(jī)構(gòu)能承受巨大的挖掘力。并聯(lián)機(jī)器人在工業(yè)上還有一個(gè)特別突出的重要應(yīng)用，就是作為 6 自由度數(shù)控加工中心，傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床各自由度是串接相連，懸臂結(jié)構(gòu)，且層迭嵌套，至使傳動(dòng)鏈長，傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜，積累誤差大而精度低，成本昂貴。至今多數(shù)機(jī)床只是 4 軸聯(lián)動(dòng)，極少 5 抽。而并聯(lián)式加工中心結(jié)構(gòu)特別簡單，傳動(dòng)鏈極短，剛度大、質(zhì)量輕，切削效率高，成本低，特別是很容易實(shí)現(xiàn)“6 軸聯(lián)動(dòng)” 。因而能加工更復(fù)雜的三維曲劇。1994 年美國芝加哥 IMTS94 博

15、覽會(huì)上 GIDDINGS & LEWIS 公司就推出了新開發(fā)的并聯(lián)式 VARIAX“虛擬鈾機(jī)床” （如圖 1 所示） ，引起廣泛關(guān)注，被稱為“本世紀(jì)機(jī)床首次革命性改型”和“21 世紀(jì)的機(jī)床” ，這在國內(nèi)外正成為廣泛關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 圖 1 美國 GIDDINGS & LEWIS 的 6 軸聯(lián)動(dòng)加工中心 圖 2 微動(dòng)雙指機(jī)構(gòu)并聯(lián)機(jī)器人的另一個(gè)重要的應(yīng)用方面，是作為微動(dòng)機(jī)構(gòu)或微型機(jī)構(gòu)。三維空間微小移動(dòng)的2um20um 之間，并有小的工作空間，這種微動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)揮了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，工作空間不大但精度和分辨串都非常高。并聯(lián)式微動(dòng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)應(yīng)用例子是用在眼科手術(shù)中，

16、為治療視網(wǎng)膜靜脈閉塞，要將抗凝劑直接注射到視網(wǎng)膜脈管血凝處，要用纖細(xì)的玻璃管從皮下注射針孔中間穿過，伸到視網(wǎng)膜脈管處，這就可以應(yīng)用并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作。另一種在生物工程中的應(yīng)用是微精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)細(xì)外科手術(shù)中的細(xì)胞操作，圖 2 是一種微動(dòng)雙指并聯(lián)機(jī)器人，它由兩個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)再串聯(lián)起來，兩指頭分別連于第二和第二平臺(tái)，分別控制兩手指的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行微細(xì)操作，每個(gè)指頭都有 6 個(gè)自由度，十分靈活，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的 6 個(gè)可伸長的作微運(yùn)動(dòng)的桿件是由壓電元件驅(qū)動(dòng)的，在 150v下伸長 8um，工作空間長寬約 130um，高為 l 8um。另種方案還可以將兩指頭分別安裝于兩個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)上，兩并聯(lián)機(jī)構(gòu)

17、間又再進(jìn)行并聯(lián)組合。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)實(shí)驗(yàn) 1 并聯(lián)機(jī)器人的認(rèn)識(shí)1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)組成；2、 掌握并聯(lián)機(jī)器人的工作原理；3、 熟悉并聯(lián)機(jī)器人的性能指標(biāo)；4、 掌握并聯(lián)機(jī)器人的基本功能及示教運(yùn)動(dòng)過程。1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、 RBT-6S03P 機(jī)器人一臺(tái)；2、 RBT-6S03P 機(jī)器人控制柜一臺(tái)；3、 裝有運(yùn)動(dòng)控制卡和控制軟件的計(jì)算機(jī)一臺(tái)。1.3 實(shí)驗(yàn)原理機(jī)器人是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器，是一種復(fù)雜的機(jī)電一體化設(shè)備。機(jī)器人按技術(shù)層次分為：固定程序控制機(jī)器人，示教再現(xiàn)機(jī)器人，智能機(jī)器人等。本課程所使用的機(jī)器人為 1 臺(tái) 6 自由度并聯(lián)機(jī)器人，機(jī)

18、器人采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，主要傳動(dòng)部件采用可視化設(shè)計(jì)，控制簡單，編程方便，是專為滿足高等院校機(jī)電一體化、自動(dòng)控制等專業(yè)進(jìn)行機(jī)電及控制課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)需要和相關(guān)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用培訓(xùn)需要而最新開發(fā)的六自由度機(jī)器人，它是一個(gè)多輸入多輸出的動(dòng)力學(xué)復(fù)雜系統(tǒng)，是進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理想平臺(tái)；它具有高度的能動(dòng)性和靈活性，具有廣闊的開闊空間，是進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和編程系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理想對(duì)象。機(jī)器人采用并聯(lián)式結(jié)構(gòu)，即機(jī)器人各連桿兩端由虎克鉸連接，如圖 1-1 所示。六連桿上端虎克鉸安裝于絲杠導(dǎo)軌滑塊上，通過滑塊運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)六連桿運(yùn)動(dòng)，是活動(dòng)平臺(tái)產(chǎn)生各自由度運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人各連桿采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并通過 Windows 環(huán)境下的軟件編程和運(yùn)

19、動(dòng)控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制，使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平臺(tái)能夠在工作空間內(nèi)任意位置精確定位。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 1-1 機(jī)器人結(jié)構(gòu)機(jī)器人技術(shù)參數(shù)如表 1-1 所示。表 1-1 機(jī)器人技術(shù)參數(shù)結(jié)構(gòu)形式并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)方式伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)自由度6 自由度負(fù)載能力10Kg重復(fù)定位精度0.1mmXYZxyz動(dòng)作范圍50mm50mm50mm10 o10 o10 oX100mm /SY100mm /SZ100mm /Sx20o /Sy20o /S每軸最大運(yùn)動(dòng)速度z20o /S本體重量50Kg操作方式示教再現(xiàn)/編程供電電源單相 220V 50Hz 4A 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)1.4

20、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 將畫板放好，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，運(yùn)行機(jī)器人軟件，出現(xiàn)如圖 1-2 所示主界面；2、 接通控制柜電源，按下“啟動(dòng)”按鈕；3、 點(diǎn)擊主界面“機(jī)器人復(fù)位”按鈕，機(jī)器人進(jìn)行回零運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)完成后，機(jī)器人處于零點(diǎn)位置；圖 1-2 主界面4、 在主界面中按“點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)”按鈕，出現(xiàn)圖 1-3 所示界面；精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 1-3 點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)界面5、 在點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)界面中，保持其他數(shù)據(jù)不變，在“目標(biāo)位姿”的“Z”中填寫數(shù)值-25，然后按“單步運(yùn)動(dòng)”按鈕，使畫筆的筆尖可以觸及到畫板；6、 保持其他數(shù)值不變，在“目標(biāo)位姿”的“X”中填寫數(shù)值 30，在“目標(biāo)位姿”的“Y”中填寫數(shù)值 10，然

21、后按“單步運(yùn)動(dòng)”按鈕，觀察運(yùn)動(dòng)軌跡；7、 關(guān)閉點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)界面，在主界面中按“繪制圖形”按鈕，出現(xiàn)圖 1-4 所示界面；圖 1-4 繪制圖形界面8、 在“Z 坐標(biāo)” 中填寫數(shù)值-25， “插補(bǔ)步長” 中填寫數(shù)值 0.5，將(10,10)、(40, 20)、(20, 40)三個(gè)坐標(biāo)依次填寫到“三角形”中的三個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)，然后按“三角形”中的“運(yùn)動(dòng)”按鈕，觀察所繪制的圖形；精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)9、 在主界面中按下“回停機(jī)位”按鈕，使機(jī)器人回到零停機(jī)位；10、 按下控制柜上的“停止”按鈕，斷開控制柜電源；11、 退出機(jī)器人軟件，關(guān)閉計(jì)算機(jī)。1.5 注意事項(xiàng)1、 機(jī)器人通電后，身體的任何

22、部位不要進(jìn)入機(jī)器人運(yùn)動(dòng)可達(dá)范圍之內(nèi)；2、 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)不正常時(shí)，及時(shí)按下控制柜的急停開關(guān)；3、 實(shí)驗(yàn)完成后要按下主界面的“回停機(jī)位”按鈕，使機(jī)器人回到停機(jī)位。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)實(shí)驗(yàn) 2 并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成；2、 了解機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的組成；3、 掌握機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)各部分的原理及作用。2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、 RBT-6S03P 機(jī)器人一臺(tái)；2、 RBT-6S03P 機(jī)器人控制柜一臺(tái)；3、 裝有運(yùn)動(dòng)控制卡和控制軟件的計(jì)算機(jī)一臺(tái)。2.3 實(shí)驗(yàn)原理1、并聯(lián)機(jī)構(gòu)的分類從運(yùn)動(dòng)形式來看，并聯(lián)機(jī)構(gòu)可分為平面機(jī)構(gòu)和空間機(jī)構(gòu)；細(xì)分可分為平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)、

23、平面移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、空間純移動(dòng)機(jī)構(gòu)、空間純轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和空間混合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu), 另可按并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)分類。1） 2 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)2 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如 5-R、3-R-2-P（R 表示轉(zhuǎn)動(dòng)副，P 表示移動(dòng)副）平面 5 桿機(jī)構(gòu)是最典型的 2 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)一般具有 2 個(gè)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)。2） 3 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)3 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)各類較多，形式較復(fù)雜，一般有以下形式：平面 3 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如3-RRR 機(jī)構(gòu)、3-RPR 機(jī)構(gòu)，它們具有 2 個(gè)移動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)；球面 3 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如 3-RRR 球面機(jī)構(gòu)、3-UPS-1-S 球面機(jī)構(gòu)，3-RRR 球面機(jī)構(gòu)所有運(yùn)動(dòng)副的軸線匯交空間一點(diǎn)，這點(diǎn)稱

24、為機(jī)構(gòu)的中心，而 3-UPS-1-S 球面機(jī)構(gòu)則以 S 的中心點(diǎn)為機(jī)構(gòu)的中心，機(jī)構(gòu)上的所有點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)都是繞該點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)；3 維純移動(dòng)機(jī)構(gòu)，如 Star Like 并聯(lián)機(jī)構(gòu)、Tsai 并聯(lián)機(jī)構(gòu)和DELTA 機(jī)構(gòu)，該類機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解都很簡單，是一種應(yīng)用很廣泛的 3 維移動(dòng)空間機(jī)構(gòu)；空間 3 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如典型的 3-RPS 機(jī)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)屬于欠秩機(jī)構(gòu)，在工作空間內(nèi)不同的點(diǎn)其運(yùn)動(dòng)形式不同是其最顯著的特點(diǎn)，由于這種特殊的運(yùn)動(dòng)特性，阻礙了該類機(jī)構(gòu)在實(shí)際中的廣泛應(yīng)用；還有一類是增加輔助桿件和運(yùn)動(dòng)副的空間機(jī)構(gòu)，如德國漢諾威大學(xué)研制的并聯(lián)機(jī)床用的 3-UPS-1-PU 球坐標(biāo)式 3 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由

25、于輔助桿件和運(yùn)動(dòng)副的制約，使得該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)具有 1 個(gè)移動(dòng)和 2 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)（也可以說是 3 個(gè)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)） 。3） 4 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)4 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)大多不是完全并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如 2-UPS-1-RRRR 機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)通過 3 個(gè)支鏈與定平臺(tái)相連，有 2 個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)窍嗤?，各具?1 個(gè)虎克鉸 U ，1 個(gè)移動(dòng)副 P ，其中 P 和 1 個(gè) R 是驅(qū)動(dòng)副，因此這種機(jī)構(gòu)不是完全并聯(lián)機(jī)構(gòu)。4） 5 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)現(xiàn)有的 5 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如韓國 Lee 的 5 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有雙層結(jié)構(gòu)（2 個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)合） 。5） 6 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)6

26、 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)中的一大類，是國內(nèi)外學(xué)者研究得最多的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用在飛行模擬器、6 維力與力矩傳感器和并聯(lián)機(jī)床等領(lǐng)域。但這類機(jī)構(gòu)有很多關(guān)鍵性技術(shù)沒有或沒有完全得到解決，比如其運(yùn)動(dòng)學(xué)正解、動(dòng)力學(xué)模型的建立以及并聯(lián)機(jī)床的精度標(biāo)定等。從完全并聯(lián)的角度出發(fā)，這類機(jī)構(gòu)必須具有 6 個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈。但現(xiàn)有的并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，也有擁有3 個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈的 6 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如 3-PRPS 和 3-URS 等機(jī)構(gòu)，還有在 3 個(gè)分支的每個(gè)分支上附加 1 個(gè) 5 桿機(jī)構(gòu)作這驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的 6 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)等。2、幾種復(fù)合運(yùn)動(dòng)副示例如圖 2-1 所示。圖 2-1 復(fù)合運(yùn)動(dòng)副示例3、 幾種典型的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)

27、如圖 2-2 至圖 2-8 所示。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 圖 2-2 6-RSS 機(jī)構(gòu) 圖 2-3 6-RSS 機(jī)構(gòu) 圖 2-4 6-SPS 雙三角機(jī)構(gòu) 圖 2-5 6-SPS 單三角機(jī)構(gòu) 圖 2-6 6-RSS 機(jī)構(gòu) 圖 2-7 6-PSS 機(jī)構(gòu)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 2-8 6-SPS 雙層機(jī)構(gòu)2.4 實(shí)驗(yàn)步驟1、結(jié)合實(shí)物介紹 RBT-6S03P 六自由度并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)形式（教師講解）。RBT-6S03P 六自由度并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)為 6PTRT 結(jié)構(gòu)，即每條運(yùn)動(dòng)支鏈由平動(dòng)副虎克鉸轉(zhuǎn)動(dòng)副虎克鉸結(jié)構(gòu)組成，平動(dòng)副由電機(jī)控制可以進(jìn)行垂直方向的一維平動(dòng)，其

28、具體結(jié)構(gòu)由伺服電機(jī)，滾珠絲杠及導(dǎo)向光杠構(gòu)成，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)倒置放置。圖 2-9 機(jī)器人傳動(dòng)簡圖RBT-6S03P 六自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)主要由以下幾大部分組成：原動(dòng)部件、傳動(dòng)部件、執(zhí)行部件?；緳C(jī)械結(jié)構(gòu)連接方式為原動(dòng)部件傳動(dòng)部件執(zhí)行部件。機(jī)器人的傳動(dòng)簡圖如圖 2-9 所示。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，帶動(dòng)絲杠上滑塊上下移動(dòng), 并聯(lián)六連桿上虎克鉸與滑塊螺釘連接, 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)下虎克鉸與活動(dòng)平臺(tái)連接, 通過上虎克鉸的移動(dòng)帶動(dòng)活動(dòng)平臺(tái)各自由度運(yùn)動(dòng)，各連桿成一定角度, 此角度通過仿真和有限元優(yōu)化分析而得, 達(dá)到系統(tǒng)最佳狀態(tài).。2、 結(jié)合實(shí)物介紹在 RBT-6S03P 機(jī)器人中采用

29、的各傳動(dòng)部件的工作原理及特點(diǎn)（教師講解）。傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)特點(diǎn):滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)（滾珠絲杠），滾珠絲杠副是由絲杠、螺母、滾珠等零件組成的機(jī)械元件，其作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它是傳統(tǒng)滑動(dòng)絲杠的進(jìn)一步延伸發(fā)展。與傳統(tǒng)滑動(dòng)絲杠相比，它用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦，降低了螺旋傳動(dòng)的摩擦，提高了效率，克服了低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的爬行現(xiàn)象。這一發(fā)展的深刻意義如同滾動(dòng)軸承對(duì)滑動(dòng)軸承所帶來得改變一樣。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式很多，其工作原理如圖 2-10 所示。當(dāng)螺桿或螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾珠依次沿螺紋滾道滾動(dòng)，借助于返回裝置使?jié)L珠不斷循環(huán)。滾珠返回裝置的結(jié)構(gòu)可分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種。圖 2-10(a)為外循

30、環(huán)式，滾珠在螺母的外表面經(jīng)導(dǎo)路返回 圖 2-10 滾動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)圖槽中循環(huán)。圖 2-10(b)為內(nèi)循環(huán)，每一圈螺紋有一反向器，滾珠只在本圈內(nèi)循環(huán)。外循環(huán)加工方便，但徑向尺寸大。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)如下：1） 采用絲杠螺母副把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)；2） 采用循環(huán)式直線滾動(dòng)導(dǎo)軌約束平臺(tái)面的運(yùn)動(dòng)，動(dòng)靜摩擦系數(shù)差別小，靈敏度高，啟動(dòng)阻力小，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；。3） 剛性好、抗振性強(qiáng)，能承受較大的沖擊和振動(dòng)；4） 運(yùn)動(dòng)靈活平穩(wěn)，能微量準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)，定位精度高；5） 結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。導(dǎo)向部分采用的是直線軸承與圓柱導(dǎo)軌的形式如圖 2-11 所示，它具有以下特點(diǎn)：1） 摩擦系數(shù)小，只有 0.001-0.004

31、 ，節(jié)省動(dòng)力。微量移動(dòng)靈活、準(zhǔn)確，低速時(shí)無蠕動(dòng)爬行；2） 精度高，行程長，移動(dòng)速度快。具有自調(diào)整能力，可降低相配件加工精度。維修、潤滑簡便。導(dǎo)軌與導(dǎo)套呈圓柱形，造價(jià)低，但滾動(dòng)體與軸呈點(diǎn)接觸，承載能力較小，適用于精度要求較高、載荷較輕的場(chǎng)合；3） 由于均采用滾動(dòng)部件，無法形成自鎖，所以在伺服電機(jī)的后部使用電磁制動(dòng)器保證在失電情況下的位置保持。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 圖 2-11 直線軸承結(jié)構(gòu)圖2.5 注意事項(xiàng)1、 機(jī)器人通電后，身體的任何部位不要進(jìn)入機(jī)器人運(yùn)動(dòng)可達(dá)范圍之內(nèi)；2、 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)不正常時(shí)，及時(shí)按下控制柜的急停開關(guān)；3、 實(shí)驗(yàn)完成后要按下主界面的“回停機(jī)位”按鈕，使機(jī)

32、器人回到停機(jī)位。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)實(shí)驗(yàn) 3 并聯(lián)機(jī)器人的控制系統(tǒng)（擴(kuò)展其他品牌伺服）3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解并聯(lián)機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成。2、 熟悉并聯(lián)機(jī)器人控制系統(tǒng)各部分的原理及作用。3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、 RBT-6S03P 機(jī)器人一臺(tái)；2、 RBT-6S03P 機(jī)器人控制柜一臺(tái)；3、 裝有運(yùn)動(dòng)控制卡和控制軟件的計(jì)算機(jī)一臺(tái)。3.3 實(shí)驗(yàn)原理RBT-6S03P 機(jī)器人控制系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及伺服電機(jī)、電源、控制柜、操作電路等幾部分組成。計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝有運(yùn)動(dòng)控制卡和機(jī)器人控制軟件。 運(yùn)動(dòng)控制卡由高性能 DSP 處理器、CPLD 可編程器件及伺服電機(jī)接口器件等組成

33、，用于實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的位置、速度、加速度的控制及多個(gè)伺服電機(jī)的多軸協(xié)調(diào)控制。其主要功能為：S 形、梯形自動(dòng)加減速曲線規(guī)劃；輸出控制脈沖到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器使電機(jī)運(yùn)動(dòng)；具有編碼器位置反饋信號(hào)接口，監(jiān)控電機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)；能利用零位開關(guān)、減速開關(guān)及編碼器 Z 相信號(hào)實(shí)現(xiàn)高速高精度原點(diǎn)返回操作；具有伺服驅(qū)動(dòng)器報(bào)警信號(hào) ALM 等伺服驅(qū)動(dòng)器專用信號(hào)接口。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器用來把運(yùn)動(dòng)控制卡提供的低功率的脈沖信號(hào)放大為能驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的大功率電信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)。電源部分用來給控制柜提供各驅(qū)動(dòng)器的控制用電源，包括相關(guān)保護(hù)、濾波器件等。操作電路提供電氣系統(tǒng)所需的電源開、關(guān)順序操作及保護(hù)、報(bào)警、狀態(tài)指示等控制操作

34、。本書提供兩種伺服控制系統(tǒng)示意圖，如圖 3-1，圖 3-2 所示。用戶可根據(jù)需要自行選擇閱讀。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 3-1 安川 YSKAWA -系列 SGDM 型伺服控制系統(tǒng)示意圖精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 3-2 富士 FUJI FALDIC-W 系列伺服控制系統(tǒng)示意圖其主要控制信號(hào)有：1） 脈沖信號(hào) PULS ：此信號(hào)由運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)出，驅(qū)動(dòng)器接收此信號(hào)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)；2） 方向信號(hào) SIGN ：此信號(hào)由運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)出，用來控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向；3） 原點(diǎn)信號(hào) ORG ：由零位開關(guān)發(fā)出。ORG 信號(hào)可單獨(dú)用于尋零操作，ORG 信號(hào)也可與編碼器 Z 相

35、信號(hào)配合得到精度更高的尋零操作；4） 限位信號(hào) EL ：由限位開關(guān)發(fā)出。+EL 為電機(jī)運(yùn)行正方向的限位信號(hào)，-EL 為電機(jī)運(yùn)行負(fù)方向的限位信號(hào)，當(dāng)與電機(jī)運(yùn)行相同方向的 EL 信號(hào)為“ON”狀態(tài)時(shí)，控制卡立即停止發(fā)出脈沖，電機(jī)自動(dòng)停止運(yùn)行。這個(gè)信號(hào)被鎖存，即使 EL 又恢復(fù)成“OFF”狀態(tài)，控制卡也不會(huì)再發(fā)出脈沖，可由指令發(fā)出相反方向運(yùn)動(dòng)的脈沖鏈?zhǔn)闺姍C(jī)反向運(yùn)動(dòng)，解除這一鎖存狀態(tài)；精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)5） 驅(qū)動(dòng)器報(bào)警信號(hào) ALM：由驅(qū)動(dòng)器發(fā)出。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障時(shí)，報(bào)警信號(hào) ALM 為“ON”狀態(tài)，控制卡接收到這個(gè)信號(hào)后立即停止發(fā)出脈沖，電機(jī)自動(dòng)停止運(yùn)行；6） 伺服 ON 信號(hào)

36、：由運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)出，伺服驅(qū)動(dòng)器接收到此信號(hào)后，即處于伺服狀態(tài)；7） 編碼器信號(hào)：編碼器輸出 A、B、Z 相信號(hào)送到伺服驅(qū)動(dòng)器，經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)器分頻后發(fā)送到運(yùn)動(dòng)控制卡，用來反饋伺服電機(jī)實(shí)際運(yùn)行位置及實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。8）3.4 實(shí)驗(yàn)步驟1、 介紹控制柜各組成部分（教師講解）結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理，介紹 RBT-6S03P 機(jī)器人的控制系統(tǒng)的組成，控制系統(tǒng)主要由伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、斷路器、開關(guān)電源、按鈕指示燈等其他附件組成。控制柜前視圖如圖 3-3 所示，電氣安裝板布局圖如圖 3-4 所示，控制柜后視圖如圖 3-5 所示。電氣元件具體說明如下：SA1：電源開關(guān)，用于接通和斷開控制柜電源；HL1：電源指示燈；HL2：報(bào)

37、警指示燈；SB1：啟動(dòng)按鈕，接通電機(jī)驅(qū)動(dòng)器主回路電源；SB2：停止按鈕，切斷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器主回路電源；SB3：急停按鈕；圖 3-3 控制柜前視圖精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 圖 3-4 電氣安裝板布局圖 圖 3-5 控制柜后視圖DRV1DRV6: 驅(qū)動(dòng)器；P1：開關(guān)電源，為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器提供 DC24V 電源；AP1：接口板，用于機(jī)器人各軸命令脈沖和限位開關(guān)等信號(hào)的轉(zhuǎn)接；XT1：接線端子排；QF1：斷路器，控制系統(tǒng)出現(xiàn)過電流時(shí)，自動(dòng)切斷電源回路，保護(hù)設(shè)備及人員安全；KM1：交流接觸器，切斷和接通電源主回路；NF1：濾波器，濾除交流電源產(chǎn)生的噪聲；U1：變頻器；CN1CN5：圓形連接器，位

38、于控制柜后部，用來連接控制柜和機(jī)器人之間的電纜；XS1：電源插座；2、 控制柜的使用1） 接通控制柜電源；2） 按下“啟動(dòng)”按鈕；3） 使用結(jié)束后，按下“停止”按鈕；4） 斷開控制柜電源。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3.5 注意事項(xiàng)1、機(jī)器人通電后，身體的任何部位不要進(jìn)入機(jī)器人運(yùn)動(dòng)可達(dá)范圍之內(nèi)；2、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)不正常時(shí)，及時(shí)按下控制柜的急停開關(guān)；3、實(shí)驗(yàn)完成后要按下主界面的“回停機(jī)位”按鈕，使機(jī)器人回到停機(jī)位。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)實(shí)驗(yàn) 4 并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)4.1 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解位置反解的意義；2、 掌握并聯(lián)機(jī)器人坐標(biāo)變換方法及反解推導(dǎo)過程。4.2

39、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、 RBT-6S03P 機(jī)器人一臺(tái)；2、 RBT-6S03P 機(jī)器人控制柜一臺(tái)；3、 裝有運(yùn)動(dòng)控制卡和控制軟件的計(jì)算機(jī)一臺(tái)。4.3 實(shí)驗(yàn)原理1、 位置反解的意義機(jī)構(gòu)的位置分析是求解機(jī)構(gòu)的輸入與輸出構(gòu)件之間的位置關(guān)系，這是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的最基本的任務(wù)，也是機(jī)構(gòu)速度、加速度、受力分析、誤差分析、工作空間分析、動(dòng)力分析和機(jī)構(gòu)綜合等的基礎(chǔ)。由于并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行位置分析要比單環(huán)空間機(jī)構(gòu)的位置分初復(fù)雜得多。當(dāng)已知機(jī)構(gòu)主動(dòng)件的位置，求解機(jī)構(gòu)的輸出件的位置和姿態(tài)稱位置分析的正解，若已知輸出件的位置和姿態(tài)，求解機(jī)構(gòu)輸入件的位置稱為機(jī)構(gòu)位置的反解。在串聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的位置分析中，正解比較容易

40、，而反解比較困難。相反在并聯(lián)機(jī)器入機(jī)構(gòu)的位置分析中，反解比較簡單而正解卻十分復(fù)雜，這正是并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)分析的特點(diǎn)。這里特以 6-SPS 并聯(lián)機(jī)構(gòu)為例討論并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位置反解方法。6-SPS 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的上下平臺(tái)以 6 個(gè)分支相聯(lián)，每個(gè)分支兩端是兩個(gè)球鉸，中間是一移動(dòng)副。驅(qū)動(dòng)器推動(dòng)移動(dòng)副作相對(duì)移動(dòng)，改變各桿的長度，使上平臺(tái)變化在空間的位置和姿態(tài)。當(dāng)給定上平臺(tái)在空間的位置和姿態(tài)，求各個(gè)桿長，即各移動(dòng)副的位移，這就是該機(jī)構(gòu)的位置反解。2、 并聯(lián)機(jī)器人坐標(biāo)變換方法及反解推導(dǎo)過程首先在機(jī)構(gòu)的上、下平臺(tái)上各建立一坐標(biāo)系,如圖 4-1 所示,動(dòng)坐標(biāo)系 P-XYZ建立在上平臺(tái)上，坐標(biāo)系 O-XYZ 固定于下平臺(tái)上

41、。在動(dòng)坐標(biāo)系中的任一向量 R可以通過坐標(biāo)變換方法變換到固定坐標(biāo)系中的 R。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)a）機(jī)構(gòu)簡圖 b）坐標(biāo)系示意圖圖 4-1 6-SPS 并聯(lián)機(jī)構(gòu)式中的 T 為上平臺(tái)姿勢(shì)的方向余弦矩陣，其中第 1、2、3 列分別為動(dòng)坐標(biāo)系的 X、Y和 Z在固定坐標(biāo)系中的方向余弦，P 為上平臺(tái)選定的參考點(diǎn) P，即動(dòng)坐標(biāo)系的原點(diǎn)在固定坐標(biāo)系中的位置矢量。當(dāng)給定機(jī)構(gòu)的各個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸后，利用幾何關(guān)系，可以很容易寫出上下平臺(tái)各鉸鏈點(diǎn)(bi，Bi，i1，2，6)在各自坐標(biāo)系個(gè)的坐標(biāo)值，再由式(51)即可求出上下平臺(tái)鉸鏈點(diǎn)在固定坐標(biāo)系(OXYZ)中的坐標(biāo)值。這時(shí) 6 個(gè)驅(qū)動(dòng)器桿長矢量 Li(i

42、1，2，6)可在固定坐標(biāo)系中表示為 （式 4-2）或 從而得到機(jī)構(gòu)的位置反解計(jì)算方程：（式 4-1）4-1）（式 4-3）（4-3）精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)上式是 6 個(gè)獨(dú)立的顯式方程，當(dāng)已知機(jī)構(gòu)的基本尺寸和上平臺(tái)的位置和姿勢(shì)后，就可以利用上式求出 6 個(gè)驅(qū)動(dòng)器的位移。這里討論的方法不但適用于 6-SPS 機(jī)構(gòu)，而且普遍適用于從6-SPS 機(jī)構(gòu)演化出來的許多其它平臺(tái)機(jī)構(gòu)，從上面的討論可以看出，6-SPS 類型的并聯(lián)機(jī)構(gòu)位置反解是十分簡單的，這正是這類機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)之一。4.4 實(shí)驗(yàn)步驟1、 教師講解實(shí)驗(yàn)原理；2、 結(jié)合機(jī)器人的結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立機(jī)器人反解坐標(biāo)系；該機(jī)器人結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如

43、下：自由度：6桿長：l=223mm上平臺(tái)外接圓直徑：R=129.74mm下平臺(tái)外接圓直徑：r=65.5mm各桿行程：100mm驅(qū)動(dòng)元件方向：Z 向驅(qū)動(dòng)元件最小伸長量：158.8966mm驅(qū)動(dòng)元件最大伸長量：258.8966mm為求解 6 自由度平臺(tái)的空間位置關(guān)系，首先建立動(dòng)、靜兩坐標(biāo)系，靜坐標(biāo)系原點(diǎn) O位于上平臺(tái)中心，動(dòng)坐標(biāo)系原點(diǎn) O 位于下平臺(tái)中心，各軸指向如圖所示，動(dòng)靜平臺(tái)坐標(biāo)系方向保持一致坐標(biāo)系如圖 4-2。 圖 4-2 并聯(lián)機(jī)器人反解坐標(biāo)系在此坐標(biāo)系下，上平臺(tái)各個(gè)鉸點(diǎn)坐標(biāo)為：B1(Rcos(77.92),Rsin(77.92),208.897)B2(Rcos(102.08),Rsin(

44、102.08),208.897)（式 4-4）4-4）精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)B3(Rcos(-162.08),Rsin(-162.08),208.897)B4(Rcos(-137.92),Rsin(-137.92),208.897)B5(Rcos(-42.08),Rsin(-42.08),208.897)B6(Rcos(-17.92),Rsin(-17.92),208.897)下平臺(tái)各個(gè)鉸點(diǎn)坐標(biāo)為：P1(rcos(50.1),rsin(50.1),0)P2(rcos(129.9),rsin(129.9),0)P3(rcos(170.1),rsin(170.1),0)P4(r

45、cos(-110.1),rsin(-110.1),0)P5(rcos(-69.9),rsin(-69.9),0)P6(rcos(9.9),rsin(9.9),0)為了更好地表示空間某點(diǎn)所作的平移變換和旋轉(zhuǎn)變換，利用齊次坐標(biāo)來表示點(diǎn)的空間位置，引入齊次變換矩陣來表示點(diǎn)在空間的平移和轉(zhuǎn)動(dòng)。假定空間某點(diǎn) p 的笛卡爾坐標(biāo)為(x、y、z)，可以用一個(gè)四維列向量 T x y z 1表示 p點(diǎn)的齊次坐標(biāo)。這種表示方法不僅可以規(guī)定點(diǎn)的位置，還可用來規(guī)定矢量的方向，即當(dāng)?shù)谒膫€(gè)元素非 0 時(shí)，代表點(diǎn)的位置；第四個(gè)元素為 0 時(shí)，代表方向。設(shè)空間中有一個(gè)定坐標(biāo)系和一個(gè)動(dòng)坐標(biāo)系，當(dāng)動(dòng)坐標(biāo)系沿定坐標(biāo)系 X、Y、Z 分

46、別平移XP、YP、ZP，再在新的坐標(biāo)系下繞 x 軸旋轉(zhuǎn)，繞 y 軸旋轉(zhuǎn)，繞 z 軸旋轉(zhuǎn)之后，則坐標(biāo)y矩陣為 （式 4-5）其中 coscsins亦即動(dòng)坐標(biāo)中某點(diǎn) P經(jīng)過上述平移和轉(zhuǎn)動(dòng)之后在定坐標(biāo)系中的齊次坐標(biāo) P 為，TPP 這樣就可以用一個(gè)矩陣即表示旋轉(zhuǎn)，又表示平移，其結(jié)果與式 4-1 相同。根據(jù)并聯(lián)機(jī)器人初始狀態(tài)坐標(biāo)可以求得驅(qū)動(dòng)桿的原長iiiPBl 由公式可以得到 P的各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，然后可以計(jì)算驅(qū)動(dòng)桿的長度TPP iiiPBl 由于機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)方式相當(dāng)于 Bi 點(diǎn)的 Z 坐標(biāo)變化，而 X 和 Y 坐標(biāo)不變，令li=li即可求出 Bi 點(diǎn)的 Z 坐標(biāo)變化，即驅(qū)動(dòng)絲杠應(yīng)運(yùn)動(dòng)的距離。至此

47、，可通過給定的輸出端位置，求解處輸入端位置，完成反解；3、根據(jù)以上過程，由學(xué)生編制反解計(jì)算程序，并進(jìn)行調(diào)試；4、運(yùn)行機(jī)器人軟件，在主界面中按“運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解”按鈕，出現(xiàn)圖 4-3 界面。在運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解界面分別填寫第一點(diǎn)位姿和第二點(diǎn)位姿的相關(guān)數(shù)據(jù)，然后按“計(jì)算”按鈕，在電機(jī)參數(shù)中就精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)會(huì)出現(xiàn)第一點(diǎn)和第二點(diǎn)各自對(duì)應(yīng)的電機(jī)位置以及電機(jī)從第一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到第二點(diǎn)需要的脈沖數(shù)；5、經(jīng)老師檢查無誤后，輸入多組目標(biāo)位置，計(jì)算各驅(qū)動(dòng)元件運(yùn)動(dòng)量。圖 4-3 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解界面精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)實(shí)驗(yàn) 5 插補(bǔ)與平面繪圖實(shí)驗(yàn)5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 理解機(jī)器人 PTP(點(diǎn)位

48、)運(yùn)動(dòng)的概念和插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的概念；2、 了解機(jī)器人 PTP(點(diǎn)位)運(yùn)動(dòng)和插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的控制方法；3、 了解機(jī)器人實(shí)現(xiàn) PTP 運(yùn)動(dòng)和插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的過程；4、 在掌握插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)平面繪圖。5.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、 RBT-6S03P 機(jī)器人一臺(tái)；2、 RBT-6S03P 機(jī)器人控制柜一臺(tái)；3、 裝有運(yùn)動(dòng)控制卡和控制軟件的計(jì)算機(jī)一臺(tái)。5.3 實(shí)驗(yàn)原理1、 點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)原理 設(shè)空間中有一個(gè)定坐標(biāo)系和一個(gè)動(dòng)坐標(biāo)系，當(dāng)動(dòng)坐標(biāo)系沿定坐標(biāo)系 X、Y、Z 分別平移XP、YP、ZP,再在新的坐標(biāo)系下繞 x 軸旋轉(zhuǎn)，繞 y 軸旋轉(zhuǎn)，繞 z 軸旋轉(zhuǎn)之后，則坐標(biāo)矩陣為： (式 5-1)其中 coscsins亦即動(dòng)坐標(biāo)中某點(diǎn) P

49、經(jīng)過上述平移和轉(zhuǎn)動(dòng)之后在定坐標(biāo)系中的齊次坐標(biāo) P 為。TPP 對(duì)于 P 點(diǎn)各個(gè)驅(qū)動(dòng)桿有上平臺(tái)鉸點(diǎn)坐標(biāo) Pi 和下平臺(tái)鉸點(diǎn)坐標(biāo) Bi，由此可以求得驅(qū)動(dòng)桿的原長。iiiPBl 由公式可以得到 P的各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，然后可以計(jì)算驅(qū)動(dòng)桿的長度，TPP iiiPBl 相應(yīng)的各個(gè)桿的伸長量為通過逆解可以得到。iiilll 因此控制各個(gè)桿分別伸長 li”，就可以實(shí)現(xiàn)由 P 點(diǎn)到 P的點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。由點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)是原理可以看出運(yùn)動(dòng)過程中各個(gè)桿分別線性運(yùn)動(dòng)，雖然最終結(jié)果是由 P運(yùn)動(dòng)到 P，但是中間的運(yùn)動(dòng)軌跡卻不一定是直線，如圖 5-1 所示，圖中藍(lán)線為點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡示意。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)2、

50、直線插補(bǔ)原理 為了實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，我們將整個(gè)運(yùn)動(dòng)分為 N 個(gè)小的運(yùn)動(dòng)，當(dāng) N 足夠大時(shí)每次運(yùn)動(dòng)的步長就會(huì)非常小，此時(shí)進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)其運(yùn)動(dòng)軌跡就可以認(rèn)為是直線，這樣整體運(yùn)動(dòng)是一個(gè)由若干小線段組成的一段線段，如圖 5-2 所示。 圖 5-1 點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡 圖 5-2 直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)軌跡3、 圓弧插補(bǔ)原理圓弧插補(bǔ)原理 對(duì)于一個(gè)指定的圓弧，將圓弧細(xì)分為 N 個(gè)小段，當(dāng) N 足夠大時(shí)每小段很小接近直線，因此繪制一個(gè)圓弧可以通過繪制 N 小段線段來實(shí)現(xiàn)，如圖 5-3 所示。圖 5-3 圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)軌跡5.4 實(shí)驗(yàn)步驟1、 將畫板放好，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，運(yùn)行機(jī)器人軟件；2、 接通控制柜電源，按下“啟動(dòng)”按鈕；3、

51、點(diǎn)擊主界面“機(jī)器人復(fù)位”按鈕，機(jī)器人進(jìn)行回零運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)完成后，機(jī)器人處于零點(diǎn)位置；4、 在主界面中按下“點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)”按鈕，出現(xiàn)圖 5-4 所示界面；精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 5-4 點(diǎn)位控制界面點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)：點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)：5、 保持其他數(shù)值不變，在“目標(biāo)位姿”的“Z”中填寫數(shù)值-25，然后按“單步運(yùn)動(dòng)”按鈕，使畫筆的筆尖可以觸及到畫板；6、 保持其他數(shù)值不變，在“目標(biāo)位姿”的“X”中填寫數(shù)值 30，在“目標(biāo)位姿”的“Y”中填寫數(shù)值 10，然后按“單步運(yùn)動(dòng)”按鈕，觀察運(yùn)動(dòng)軌跡。最后按“退出”按鈕回到主界面；直線插補(bǔ)實(shí)驗(yàn)：直線插補(bǔ)實(shí)驗(yàn)：7、 在主界面中按“直線插補(bǔ)”按鈕，出現(xiàn)圖

52、5-5 直線插補(bǔ)界面。保持其他數(shù)值不變，在“目標(biāo)位姿”的“X”中填寫數(shù)值 10， “Y”中填寫數(shù)值 30， “Z”中填寫數(shù)值-25，插補(bǔ)步長中填寫數(shù)值 0.5，然后按“直線插補(bǔ)控制”按鈕，觀察運(yùn)動(dòng)軌跡，并比較直線插補(bǔ)與點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)軌跡的不同；繪圖實(shí)驗(yàn)：繪圖實(shí)驗(yàn)：8、 首先將畫板擦凈，在主界面中按“機(jī)器人復(fù)位”按鈕，待機(jī)器人復(fù)位完畢，在主界面中按“繪制圖形”按鈕，出現(xiàn)圖 5-6 繪制圖形界面；9、 在“Z 坐標(biāo)” 中填寫數(shù)值-25， “插補(bǔ)步長” 中填寫數(shù)值 0.5，將(10,10)、(40, 20)、(20, 40)三個(gè)坐標(biāo)依次填寫到“三角形”中的三個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)，然后按“三角形”中的“運(yùn)動(dòng)”按鈕開始繪

53、制圖形，觀察繪制圖形；精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 5-5 直線插補(bǔ)界面圖 5-6 繪制圖形界面10、保持其他數(shù)值不變，將(0,0)、(-40,0,)、(-40,40)、(0, 40) 四個(gè)坐標(biāo)依次填寫到“四邊形”中的四個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)，然后按“四邊形”中的“運(yùn)動(dòng)”按鈕開始繪制圖形，觀察繪制圖形；11、保持其他數(shù)值不變，在“圓弧”中的“圓心坐標(biāo)”分別填寫“X 坐標(biāo)” 、 “Y 坐標(biāo)”為(0,0)，在“起點(diǎn)坐標(biāo)”中分別填寫“X 坐標(biāo)” 、 “Y 坐標(biāo)”為(-30,-40) ，在“圓心角”中填寫數(shù)值 90。然后按“圓弧”中的“運(yùn)動(dòng)”按鈕開始繪制圖形，觀察所繪制的圖形；12、在主界面中按下“

54、回停機(jī)位”按鈕，使機(jī)器人回到零停機(jī)位；13、按下控制柜上的“停止”按鈕，斷開控制柜電源；14、退出機(jī)器人軟件，關(guān)閉計(jì)算機(jī)。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)5.5 思考題1、 如果插補(bǔ)步長設(shè)置的過大或者過小會(huì)出現(xiàn)什么問題。答案：如果插補(bǔ)步長過大，每步運(yùn)動(dòng)就不能再認(rèn)為是直線，結(jié)果是整體運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)一些大小不一的鋸齒，如果過小雖然不會(huì)出現(xiàn)鋸齒，但是每次運(yùn)動(dòng)距離很短，電機(jī)啟動(dòng)停止過于頻繁，導(dǎo)致震動(dòng)加大對(duì)機(jī)械和電機(jī)有不利影響。2、 分析為什么點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)往往不是直線。答案：點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)各個(gè)軸各自向終點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，彼此運(yùn)動(dòng)不一定同步，可能有的超前有的滯后因此運(yùn)動(dòng)軌跡往往不是直線。5.6 注意事項(xiàng)1、 機(jī)器人通電后

55、，身體的任何部位不要進(jìn)入機(jī)器人運(yùn)動(dòng)可達(dá)范圍之內(nèi)；2、 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)不正常時(shí)，及時(shí)按下控制柜的急停開關(guān)；3、 實(shí)驗(yàn)完成后要按下主界面的“回停機(jī)位”按鈕，使機(jī)器人回到停機(jī)位； 4、 運(yùn)動(dòng)數(shù)值也可以寫其他數(shù)值，但是不要填寫過大以免超運(yùn)動(dòng)范圍。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)實(shí)驗(yàn) 6 示教再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解機(jī)器人示教與再現(xiàn)的原理；2、 掌握機(jī)器人示教和再現(xiàn)過程的操作方法。6.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、 RBT-6S03P 機(jī)器人一臺(tái)；2、 RBT-6S03P 機(jī)器人控制柜一臺(tái)；3、 裝有運(yùn)動(dòng)控制卡和控制軟件的計(jì)算機(jī)一臺(tái)。6.3 實(shí)驗(yàn)原理機(jī)器人的示教、再現(xiàn)是示教再現(xiàn)型機(jī)器人實(shí)現(xiàn)機(jī)器人作業(yè)的

56、兩個(gè)過程。在示教過程中，操作者通過示教盒或計(jì)算機(jī)屏幕上的軟件示教界面操作機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)安裝的示教軟件將機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡各段的起點(diǎn)和終點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)類型、運(yùn)動(dòng)速度等信息自動(dòng)地記錄在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中；在再現(xiàn)過程中，重放存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的各段軌跡的運(yùn)動(dòng)類型和運(yùn)動(dòng)速度，并通過插補(bǔ)算法計(jì)算出各段軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)中間的各個(gè)位置點(diǎn)，作為電機(jī)運(yùn)動(dòng)的指令，從而再現(xiàn)示教過的作業(yè)程序。示教、再現(xiàn)的原理如圖 6-1 所示。圖 6-1 示教再現(xiàn)原理圖6.4 實(shí)驗(yàn)步驟1、 啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，運(yùn)行機(jī)器人軟件；2、 接通控制柜電源，按下“啟動(dòng)”按鈕；3、 點(diǎn)擊主界面“機(jī)器人復(fù)位”按鈕，機(jī)器人進(jìn)行回零運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)完成后，機(jī)器人處于零點(diǎn)位置

57、；4、 在主界面中按“示教再現(xiàn)”按鈕，出現(xiàn)圖 6-2 所示界面；精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 6-2 示教再現(xiàn)界面5、 在示教再現(xiàn)界面中，保持其他數(shù)據(jù)不變，設(shè)置目標(biāo)位姿“X”為 20，然后按下“單步運(yùn)動(dòng)” ，待運(yùn)動(dòng)完畢后，按下“記錄”按鈕，在示教點(diǎn)列表中就會(huì)增加一條記錄；6、 保持其他數(shù)據(jù)不變，設(shè)置目標(biāo)位姿“Y”為 20，然后按下“單步運(yùn)動(dòng)” ，待運(yùn)動(dòng)完畢后，按下“記錄”按鈕，在示教點(diǎn)列表中就會(huì)增加一條相應(yīng)記錄；7、 保持其他數(shù)據(jù)不變，設(shè)置目標(biāo)位姿“ALF”為 10，然后按下“單步運(yùn)動(dòng)” ，待運(yùn)動(dòng)完畢后，按下“記錄”按鈕，在示教點(diǎn)列表中就會(huì)增加一條記錄；8、 按下“保存示教文件

58、”按鈕，將示教列表保存到磁盤文件；9、 按下“示教動(dòng)作再現(xiàn)”按鈕，觀察示教再現(xiàn)過程；10、 如果想再現(xiàn)其他運(yùn)動(dòng)過程，只需點(diǎn)擊“載入示教文件”按鈕，找到相應(yīng)示教文件打開，按下“示教動(dòng)作再現(xiàn)”按鈕，觀察示教再現(xiàn)過程；11、 在主界面中按下“回停機(jī)位”按鈕，使機(jī)器人回到零停機(jī)位；12、 按下控制柜上的“停止”按鈕，斷開控制柜電源；13、 退出機(jī)器人軟件，關(guān)閉計(jì)算機(jī)。6.5 注意事項(xiàng)1、 機(jī)器人通電后，身體的任何部位不要進(jìn)入機(jī)器人運(yùn)動(dòng)可達(dá)范圍之內(nèi)；2、 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)不正常時(shí)，及時(shí)按下控制柜的急停開關(guān)；3、 實(shí)驗(yàn)完成后要按下主界面的“回停機(jī)位”按鈕，使機(jī)器人回到停機(jī)位。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注

59、-專業(yè)實(shí)驗(yàn) 7 溝槽、鉆孔加工實(shí)驗(yàn)7.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 理解機(jī)器人進(jìn)行機(jī)械加工的原理；2、 了解機(jī)器人進(jìn)行機(jī)械加工的控制方法；3、 了解機(jī)器人實(shí)現(xiàn)進(jìn)行機(jī)械加工的過程。7.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、 RBT-6S03P 機(jī)器人一臺(tái)；2、 RBT-6S03P 機(jī)器人控制柜一臺(tái)；3、 裝有運(yùn)動(dòng)控制卡和控制軟件的計(jì)算機(jī)一臺(tái)。7.3 實(shí)驗(yàn)原理并聯(lián)機(jī)器人由于采用 6 根桿支撐，具有剛度大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特點(diǎn)，因此有較大的承載能力；同時(shí)由于并聯(lián)式機(jī)器人沒有誤差的積累和放大問題，誤差小而精度高；另外由于并聯(lián)式機(jī)器人容易將電機(jī)放置于機(jī)座上，減少了運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。并聯(lián)機(jī)器人在工業(yè)上可以作為 6 自由度數(shù)控加工中心，傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床各自由

60、度是串聯(lián)，懸臂結(jié)構(gòu)，且層迭嵌套，致使傳動(dòng)鏈長，傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜，積累誤差大而精度低，成本昂貴。至今多數(shù)機(jī)床只有 4 軸聯(lián)動(dòng)。而并聯(lián)式加工中心結(jié)構(gòu)特別簡單，傳動(dòng)鏈極短，剛度大、質(zhì)量輕，切削效率高，成本低，特別是很容易實(shí)現(xiàn)“6 軸聯(lián)動(dòng)” 。因而能加工更復(fù)雜的三維曲面。鉆孔加工原理：銑刀旋轉(zhuǎn)同時(shí)以垂直方向向下運(yùn)動(dòng)，在接觸工件后繼續(xù)向下垂直緩慢運(yùn)動(dòng)m毫米，就會(huì)在工件上銑出一個(gè)m毫米深的圓孔，如圖 7-1 所示。溝槽加工原理：銑刀旋轉(zhuǎn)同時(shí)以垂直方向向下運(yùn)動(dòng)，在接觸工件后繼續(xù)向下垂直緩慢運(yùn)動(dòng)m 毫米，之后以水平方向進(jìn)給 n 毫米，就會(huì)在工件上銑出一個(gè) m 毫米深 n 毫米長的溝槽，如圖 7-2 所示。 圖 7