实验16机械创新组合及控制

实验16机械创新组合及控制16.1实验目的16.2教学内容16.3控制系统的安装及调试16.4实验任务15.5部分作品图片展示16.6思考题1.锻炼学生总结所学课程的内容，培养学生的动手能力。2.掌握各种传动机构的使用方法和使用条件，并会根据不同机械的要求选择传动机构。3.了解机械系统的执行机构，并能组合一些简单的机械执行机构。4.了解机械设计中系统的布局及合理性。5.掌握机械运动系统的基本控制方法。6.培养创新意识，锻炼学生独立设计、组建、控制及调试能力。16.1实验目的16.2教学内容16.2.1机械设计要点(1)机械运动的设计1）根据机械使用功能、运动特点、环境及特殊要求，选择适合机械使用的动力源，可用电传动、气传动系统；2）设计应从机械运动的规律及特点结合课程所学的知识进行，必须考虑机械运动的合理性、适用性、有效性、经济性及可操作性；3）结合fischer模型的特点，有效利用设备的所有元件进行设计，使设计的机械运动系统能按设计要求进行工作。（2）传动装置的设计根据所选动力源，从已学的机械传动系统：齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、凸轮传动、带传动等设计所做机械运动系统的传动装置，结合fischertechnik的实际传动件模式进行选择和使用。1)fischer模型中提供了齿轮传动装置、凸轮传动装置、蜗轮蜗杆传动装置、带传动装置的基本元件，在设计机械传动系统时根据机械的功能、使用条件及动力方式选择适合于该机械系统工作的传动方式；2)使用fischer提供的传动装置时，应根据机械运动本身的特点及后续机械运动系统和该传动装置的连接、匹配、协调及合理性进行选用和设计；（3）根据机械设计原理进行运动执行部分的设计结合课程采用不同的运动机构,最终实现机械所要求的工作内容，根据fischer设备所具备的条件进行选用；1)根据fischer所提供的设备条件，结合课程中各种机械运动机构，设计适合本次机械的机械运动方式和相应的机械执行系统；2)fischer可提供多种不同的机械组合系统，满足各种机械运动及机械执行系统的需求，在使用时，应结合本设计的要求和特点，选择适合的系统，并能使机械运动系统能有效工作。3）进行该机械系统设计时，应根据机械设计、机械原理及相关课程的设计原理及要求进行，同时应保证系统的可实施性及工艺性。4）根据fischer提供的三种控制模块，进行机械运动的控制，编程原理根据Liwin3.0进行：正、反向运动，自锁和互锁功能，实现有规律的机械运动；16.2.2fischer使用方法图1-1六面体的连接图1-2连接件与六面体根据几何六面体，选择适合该设计的基本元件，进行自由组合。组合步骤：（1）连接元件的使用图1-3六面体与连杆图1-4连杆对接图1-5轮系与轴图1-6六面体与固定架图1-7轴支座与滚筒图1-8连杆与固定架图1-9六面体结构图1-10连轴节（2）结构组合步骤图2-1图2-2（3）接口板与控制器的连接图3-1接口板与电机及控制器图3-2控制器在机构上的应用（3）接口板与控制器的连接图3-3传感器的应用（3）接口板与控制器的连接（4）运动部件的组合图4-1齿轮与轴图4-2链与齿图4-3机器手（4）运动部件的组合图4-4减速器图4-5减速器与电机（4）运动部件的组合图4-6转动部分的连接（4）运动部件的组合16.2.3Intelligentlnterfac（智能接口板）使用1）操作面板：2）电源：可以用慧鱼稳压电源（9V/100mA）也可以是电池组，包括6节圆电池（电池或蓄电池）当接口板和电源正确相连后，红色发光二极管就亮了。3）串口接口用9针RS232串口和电脑连接。用接口线（所提供的）连接到你的电脑的串口上（COM1或COM2）；4）数字量输出M1-M4：你可以连接4个马达（正、反向）电磁或灯接到四位数字输出口，M1-M4。5）数字量输入E1-E8：数字量的输入用来连接传感器（如：开关、光敏、热敏等）。6）模拟量输入EX和EY：用模拟输入连接电位计或热光传感器。这些输入端被设计成阻值0到5千欧。16.2.4用LLwin3.0控制fischertechnik模型(1)LLwin用户界面运行“LLwin3.0”后，可以创建一个新文件或调用已有文件。在“Prolect”菜单中点击“OPEN”，出现“OpenLLWinProlect（打开LLWin文件）”对话框选择“Mobilerobots”目录中的“MR2”文件，点击“open”LLWin用户界面出现。(2)将接口板与PC相连1）智能接口板31002连串口（COM1-COM4）；2）并口板30520连打印口（LPT1-LPT2））通常先要把打印机的电缆线拔下）；(3)确定接口板的准确连接-——接口板设置为了确保电脑与接口板之间连接准确，要在软件中设置接板，执行“START-PROGRAMS-LLWIN3.0-CHECKINTERFACE”出现窗口：1）输入：E！-E*是数字量输入，EX、EY是模拟量输入。传感器连接在输入端。2）输出：接口板的输出是M1-M4，执行机构就接在这上面，如马达、电磁铁和灯等。用马达可以检查输出，鼠标移到图标突出部位，按下左键，马达顺时针转动，按下右键，逆时针转动。如果先按“Ctrl”键，再按鼠标键，马达将保持转动，再按鼠标键，马达停止。(4)用LLwin3.0设计1）建立新项目打开“PROJECT”菜单，点击“NEW”命令，出现“newproject”对话窗口，有“移动机器人”“工业机器人”等模型的控制程序模板，选择“EmptyProject”，按“OK”，就可打开新项目。2）功能模块——控制程序的构成元素运动流程图（图3.4.2-1）控制状态(图3.4.2-2)图3.4.2-1运动流程图3.4.2-2流程图与控制状态（1)根据设计所要求的控制方式将相应的控制板装入模型上；(2)按设计的控制回路要求将各电气元件接到控制器上，并将控制器与计算机连接；(3)打开LLWin软件，用自检功能检查各相关元件连接是否可靠；16.3控制系统的安装及调试(4)根据机械运动的要求，设计机械运动流程图，使用LLWin软件，按机械运动的先后顺序及控制条件，按实验指导书的步骤制作运动流程图；(5)按LLWin软件的提示对各工作系统进行回路检查,并确认设计的动作顺序是否合理和有效;(6)在检查各连接及编程正确的情况下，启动机械系统的工作回路，并验证该运动是否达到设计要求。实验任务1:按fischer模型提供的设计图，组装一种可控制机械人；(1)按使用说明书要求，组建机械运动系统；(2)建立机械运动流程图及设定相关控制参数；(3)按要求对该机械运动系统进行控制、调试及运行。16.4实验任务实验任务2:自己设计一种机械运动系统，要求：(1)具备独立的动力源，可用电动系统、气动系统；(2)选择一种适合于该动力源使用的传动装置，凸轮、齿轮、蜗轮、带传动等；(3)选择适于该设计使用的机械执行系统,机构至少应有三个独立运动单元；(4)编制机构运动流程图，设定控制参数；(5)完成自动控制。16.5部分作品图片展示步行机器狗自动升降吊桥智能过障机器人邋遢机器虫步行机器狗自动升降吊桥智能过障机器人邋遢机器虫（1）提出设计思路，写出要完成任务书要求的机械运动系统及控制方式的设计大纲；（2）作出本次任务所完成的机械系统及控制系统的控制流程图;（3）写出该次设计的可行性分析报告,通过本任务检查设计完成情况及完成质量；（4）小结该次设计的体会及收获；16.6思考题