实验机械创新组合及控制

1、控制系统的安装及调试控制系统的安装及调试 部分作品图片展示部分作品图片展示16.2 16.2 教学内容教学内容16.2.1 16.2.1 机械设计要点机械设计要点(1) (1) 机械运动的设计机械运动的设计1 1）根据机械使用功能、运动特点、环境及特殊要求，选择）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；适合机械使用的动力源，可用电传动、气传动系统；2 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）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、经济性行，必须考虑机械运动的合理性、适用性、

2、有效性、经济性及可操作性；及可操作性；3 3） 结合结合fischerfischer 模型的特点，有效利用设备的所有元件进模型的特点，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。行设计，使设计的机械运动系统能按设计要求进行工作。 （2 2） 传动装置的设计传动装置的设计 根据所选动力源，从已学的机械传动系统：齿轮传动、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，结合的传动装置，结合fischer technikfischer technik的实际

3、传动件模式进行的实际传动件模式进行选择和使用。选择和使用。1) fischer1) fischer 模型中提供了齿轮传动装置、凸轮传动装置、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该机械系统工作的传动方式；动方式；2) 2) 使用使用fischer fischer 提供的传动装置时，应根据机械运动本身提供的传动装置时，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

4、的连接、匹配、协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；调及合理性进行选用和设计；（3 3）根据机械设计原理进行运动执行部分的设计）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结合课程采用不同的运动机构, ,最终实现机械所要求的最终实现机械所要求的工作内容，根据工作内容，根据 fischerfischer 设备所具备的条件进行选用；设备所具备的条件进行选用；1)1)根据根据 fischerfischer 所提供的设备条件，结合课程中各种机械运所提供的设备条件，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动机

5、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；行系统；2)2) fischerfischer 可提供多种不同的机械组合系统，满足各种机械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。作。3 3）进行该机械系统设计时，应根据机械设计、机械原理及）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相关课程的设计原理及要求进行，同时应保

6、证系统的可实施性及工艺性。性及工艺性。4 4）根据）根据fischerfischer 提供的三种控制模块，进行机械运动的控提供的三种控制模块，进行机械运动的控制，编程原理根据制，编程原理根据Liwin3.0Liwin3.0进行：正、反向运动，自锁和互进行：正、反向运动，自锁和互锁功能，实现有规律的机械运动；锁功能，实现有规律的机械运动； 16.2.2 16.2.2 fischerfischer 使用方法使用方法 图图1-11-1六面体的连接六面体的连接图图1-21-2连接件与六面体连接件与六面体 根据几何六面体，选择适合该设计的基本元件，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。

7、组合步骤：进行自由组合。组合步骤：（1 1）连接元件的使用）连接元件的使用图图1-31-3六面体与连杆六面体与连杆图图1-41-4连杆对接连杆对接图图1-51-5轮系与轴轮系与轴图图1-61-6六面体与固定架六面体与固定架图图1-71-7轴支座与滚筒轴支座与滚筒图图1-81-8连杆与固定架连杆与固定架图图1-91-9六面体结构六面体结构图图1-101-10连轴节连轴节（2 2） 结构组合步骤结构组合步骤图图2-12-1图图2-22-2（3 3）接口板与控制器的连接）接口板与控制器的连接图图3-13-1接口板与电机及控制器接口板与电机及控制器图图3-2 3-2 控制器在机构上的应用控制器在机构上

8、的应用（3 3）接口板与控制器的连接）接口板与控制器的连接图图3-33-3传感器的应用传感器的应用（3 3）接口板与控制器的连接）接口板与控制器的连接（4 4）运动部件的组合）运动部件的组合图图4-14-1齿轮与轴齿轮与轴图图4-24-2链与齿链与齿图图4-34-3机器手机器手（4 4）运动部件的组合）运动部件的组合图图4-4 4-4 减速器减速器图图4-5 4-5 减速器与电机减速器与电机（4 4）运动部件的组合）运动部件的组合图图4-6 4-6 转动部分的连接转动部分的连接（4 4）运动部件的组合）运动部件的组合16.2.3 16.2.3 Intelligent lnterfacIntel

9、ligent lnterfac（智能接口板）使用（智能接口板）使用1 1）操作面板：）操作面板：2 2）电源：可以用慧鱼稳压电源（）电源：可以用慧鱼稳压电源（9V/100mA9V/100mA）也可以是电池）也可以是电池组，包括组，包括 6 6节圆电池（电池或蓄电池）当接口板和电源正节圆电池（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。确相连后，红色发光二极管就亮了。3 3）串口接口）串口接口用用9 9针针RS232RS232串口和电脑连接。用接口线（所提供的）连接串口和电脑连接。用接口线（所提供的）连接到你的电脑的串口上（到你的电脑的串口上（COM1COM1或或COM2COM

10、2）；）；4 4）数字量输出）数字量输出M1-M4M1-M4：你可以连接：你可以连接4 4个马达（正、反向）电个马达（正、反向）电磁或灯接到四位数字输出口，磁或灯接到四位数字输出口，M1-M4M1-M4。5 5）数字量输入）数字量输入E1-E8E1-E8：数字量的输入用来连接传感器（如：数字量的输入用来连接传感器（如：开关、光敏、热敏等）。：开关、光敏、热敏等）。6 6）模拟量输入）模拟量输入EXEX和和EYEY：用模拟输入连接电位计或热光传感：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器。这些输入端被设计成阻值0 0到到5 5千欧。千欧。16.2.4 16.2.4 用用LLwi

11、n3.0LLwin3.0控制控制fischer technikfischer technik模型模型(1) (1) LLwinLLwin用户界面用户界面 运行运行“LLwin3.0”LLwin3.0”后，可以创建一个新文件或调用已有后，可以创建一个新文件或调用已有文件。在文件。在“ProlectProlect”菜单中点击菜单中点击“OPEN”OPEN”，出现，出现“Open Open LLWin ProlectLLWin Prolect（打开（打开LLWinLLWin文件）文件）”对话框选择对话框选择“Mobile Mobile robots”robots”目录中的目录中的“MR2”MR2”文

12、件，点击文件，点击“open”LLWinopen”LLWin用户界用户界面出现。面出现。(2)(2)将接口板与将接口板与PCPC相连相连1 1）智能接口板）智能接口板3100231002连串口（连串口（COM1-COM4COM1-COM4）；）；2 2）并口板）并口板3052030520连打印口（连打印口（LPT1-LPT2LPT1-LPT2）通常先要把）通常先要把打印机的电缆线拔下）；打印机的电缆线拔下）；(3)(3)确定接口板的准确连接确定接口板的准确连接-接口板设置接口板设置 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，执行接板，

13、执行“START-PROGRAMS-LLWIN3.0-CHECK INTERFACE”START-PROGRAMS-LLWIN3.0-CHECK INTERFACE”出现窗口：出现窗口：1 1）输入：）输入：E E！-E-E* *是数字量是数字量输入，输入，EXEX、EYEY是模拟量输入是模拟量输入。传感器连接在输入端。传感器连接在输入端。2 2）输出：接口板的输出是）输出：接口板的输出是M1-M4M1-M4，执行机构就接在这，执行机构就接在这上面，如马达、电磁铁和灯等上面，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，按用马达可以检查输出，鼠标移到图标突出部位，按下左键，

14、马达顺时针转动，按下右键，逆时针转动。如下左键，马达顺时针转动，按下右键，逆时针转动。如果先按果先按“Ctrl”Ctrl”键，再按鼠标键，马达将保持转动，再键，再按鼠标键，马达将保持转动，再按鼠标键，马达停止。按鼠标键，马达停止。(4)(4)用用LLwin3.0LLwin3.0设计设计1 1）建立新项目）建立新项目 打开打开“PROJECT”PROJECT”菜单，点击菜单，点击“NEW”NEW”命令，出现命令，出现“new project”new project”对话窗口，有对话窗口，有“移动机器人移动机器人”“”“工业机工业机器人器人”等模型的控制程序模板，选择等模型的控制程序模板，选择“E

15、mptyProjectEmptyProject”，按按“OK”OK”，就可打开新项目。，就可打开新项目。2 2）功能模块）功能模块控制程序的构成元素控制程序的构成元素运动流程图（图运动流程图（图3.4.2-13.4.2-1）控制状态控制状态( (图图3.4.2-2)3.4.2-2)图图3.4.2-1 3.4.2-1 运动流程运动流程图图3.4.2-23.4.2-2流程图与控制状态流程图与控制状态（1) 1) 根据设计所要求的控制方式将相应的控制板装入根据设计所要求的控制方式将相应的控制板装入模型上；模型上；(2) (2) 按设计的控制回路要求将各电气元件接到控制器上，按设计的控制回路要求将各电

16、气元件接到控制器上， 并将控制器与计算机连接；并将控制器与计算机连接；(3) (3) 打开打开LLWinLLWin软件，用自检功能检查各相关元件连接软件，用自检功能检查各相关元件连接是否可靠；是否可靠；16.3 16.3 控制系统的安装及调试控制系统的安装及调试(4) (4) 根据机械运动的要求，设计机械运动流程图，使根据机械运动的要求，设计机械运动流程图，使用用LLWinLLWin软件，按机械运动的先后顺序及控制条件，按软件，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；实验指导书的步骤制作运动流程图；(5) (5) 按按LLWinLLWin软件的提示对各工作系统进行回路

17、检查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并确认设计的动作顺序是否合理和有效; ;(6) (6) 在检查各连接及编程正确的情况下，启动机械系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。统的工作回路，并验证该运动是否达到设计要求。实验任务实验任务1: 1: 按按fischerfischer 模型提供的设计图，组装一种模型提供的设计图，组装一种可控制机械人；可控制机械人；(1) (1) 按使用说明书要求，组建机械运动系统；按使用说明书要求，组建机械运动系统；(2) (2) 建立机械运动流程图及设定相关控制参数；建立机械运

18、动流程图及设定相关控制参数；(3) (3) 按要求对该机械运动系统进行控制、调试及运行。按要求对该机械运动系统进行控制、调试及运行。16.4 16.4 实验任务实验任务实验任务实验任务2: 2: 自己设计一种机械运动系统，要求：自己设计一种机械运动系统，要求：(1) (1) 具备独立的动力源，可用电动系统、气动系统；具备独立的动力源，可用电动系统、气动系统；(2) (2) 选择一种适合于该动力源使用的传动装置，凸轮、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；齿轮、蜗轮、带传动等；(3) (3) 选择适于该设计使用的机械执行系统选择适于该设计使用的机械执行系统, ,机构至少应机构至少应有三个独立运动单元；有三个独立运动单元；(4) (4) 编制机构运动流程图，设定控制参数；编制机构运动流程图，设定控制参数；(5) (5) 完成自动控制。完成自动控制。16.516.5 部分作品图片展示部分作品图片展示步行机器狗步行机器狗自动升降吊桥自动升降吊桥智能过障机器人智能过障机器人邋遢机器虫邋