机械创新设计实训指导书10.1.30

机械创新设计实训指导书刘业武邵丹军华中科技大学武昌分校自动化系中心实验室2010年2月目录一、实习目的二、实习内容三、实习步骤四、创新技法五、实习资料六、实习设备七、8个基础实习项目实习一马达控制Motorcontrol实习二烘手机Handdryer实习三红绿灯Trafficlight实习四移动门Slidingdoor实习五温度控制器Temperaturecontrol实习六冲压机Stampingpress实习七停车栏杆Carparkbarrier实习八焊接机器人Weldingrobot八、工业机器人 IndustryRobots九、移动机器人 MobileRobots十、气动机器人 PneumaticRobots《机械创新设计实习》是知识更新的进程，为创造发明打基础。为了加强创新教育,我校于2004年引进德国慧鱼创意组合模型(fischertechnik)，它属于机电一体化数控教具，形象生动、寓教于乐、富于创意。一、实习目的学生是未来的工程师，通过机械创新设计实习，自主设计实习系统，独立装配机器，独立编写程序，培养创新精神,提高实践能力。二、实习内容1、掌握慧鱼模型实习系统硬件拼接方法;2、 掌握ROBOPr(软件的编程方法；3、 掌握硬件和软件整体操作调试方法；三、实习步骤现代机电一体化系统，通常由机械零部件、电气元件及计算机组成。机械创新设计实习步骤如下：1、明确设计任务当你准备设计一台机器时，首先必须明确其功能原理是什么？2、拼接模型及连线在慧鱼公司拼接手册中，有一系列示范性设计样本供初学者参考：对照某一个示范样本将机械零部件、电气元件和计算机装配成实习系统。3、 调试示范性参考程序在慧鱼公司软件手册中，有一系列示范性程序供初学者参考。当模型装配完成后，应先打开相应的示范程序，然后一边调试，一边观察情况，分析系统工作是否正常？存在什么问题？4、 创新根据存在问题，提出创新目标，改进结构，编制新的程序。四、创新技法怎样才能实现创新目标？，关键是改善思维方法与实验方法，下面提供4个实用的创新技法。1、组合创新法创新发明按照技术来源可分为两类：☆“突破型发明”——采用全新的技术原理进行创新发明，例如1946年计算机的发明；☆“组合型发明”——采用已有的技术原理加以重新组合进行创新发明。例如计算机技术与机床技术相结合，综合成数控机床。突破型发明越来越难，比重正不断下降；而组合型发明比重快速上升，成为当代科技创新的趋势。组合型发明采用“组合创新法”——按照已有的技术原理，将两个或多个功能元素合并，发掘事物的潜力，产生新的价值、新的功能，综合成新的产品。在调试过程中，会发现软硬件存在某些缺陷，需要改进，这就是组合创新。2、智慧碰撞法在课题组内，独立钻研与团队协作应贯穿始终。“智慧碰撞法”要求课题组成员之间应互相切磋、探讨、争辩，用以突破障碍、激扬智慧。【实例】著名物理学家玻尔，他经常来到青年大学生中间，平等地展开讨论、反驳、质疑、答辩，使智慧碰撞、知识相通、相互激励、灵感涌现。3、生疑提问法问原因——每看到一种现象、一种事物，问一问它的产生原因是什么？问结果——思考时想一想这样做会导致什么后果?问规律——对于事物的因果关系、内在联系，要勇于质疑其正确与否？问发展——事物发生变化后，应远望其发展前景及趋势是什么？【实例】爱因斯坦认为：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。提出新问题、新视角，需要创造性想象力，标志着科学的真正进步。 ”4、功能设计法在调试阶段，同学们要尽快明确作品的功能与工作原理，发现问题，加以创新。功能是产品的核心，是对产品特定工作能力的描述。工作原理是产品结构设计最重要的依据；而构思工作原理时，关键是满足产品的功能要求。五、实习资料“科学理论指导工程实践”。培养独立阅读能力与培养独立动手能力同样重要。同学们在实习过程中，应经常阅读自学以下 3种实习资料：1机械创新设计实习指导书。2、 机械创新设计软件手册。3、 电子版拼接手册(安装于硬盘中)重要订正：▲在电子版拼接手册电路图中,符号E1E2、E3••…均应改正为I1、12、13▲接口板插孔位置也有所变化，应按接口板的实际符号进行连接。六、实习设备1、 软件ROB(Pro系统软件已安装在硬盘中，据此编写用户程序，实现模型自动化控制。该软件特性如下：☆它是一种流程式图形化软件，指令精简，形象生动， 易学易用；☆电脑要求：CPl>600M内存》32M硬盘空间》20M☆与Windows95/98/ME/NT/2000/XP操作系统兼用；2、 硬件1套模型零件(Computingstarter)；1台电脑；1块ROBOS口板

1块稳压电源（-9V）;1条COM接口线。重点介绍以下硬件：（1）ROBO接口板简介ROBO接口板自带微处理器，能转换ROBOPr（软件的各种命令。用户程序主要有两种工作模式：在线模式——接口板与电脑相连，用专用的接口线，将接口板与电脑串口相连；程序在电脑上运行，电脑显示器作为用户界面。下载模式一一程序被下载到接口板上，然后接口板与电脑脱开，电脑显示器失去了用户界面的作用。具有断电保护功能。接口板（图1）上有4对数字量输出插孔M1-M4,可用来连接4个马达（或电磁铁或灯）。连续电流：250mA电流极限：1A;具有短路保护功能；接口板上有8对数字量输入插孔I1〜18，可用来连接传感器。电压范围：直流9V（6〜12V；接口板上还有2对模拟量输入插孔AX和AY,用来连接电位计、热传感器及光传感器。接口板上COM接口指示灯和aecoms口指示灯交替闪烁时表明接ae口板可以正常工作.电源插座接地端可充电源插座按钮（启运和停止已存贮的程序）按钮（选择COM或COM等输入端口）COM接口指示灯COM接口指示灯

8.红外测试指示灯8.红外测试指示灯9.距离传感器输入10.模拟电压输入端口 （AA2） 11.模拟阻抗输入端口（AxAy）12.数字输入端口（hI8） 13.26针槽图1•接口板 14.输出（M1--M2） 15.扩展板用插槽 16.串口接口17.COM接口18.红外接收二极管 19.无线射频通讯模块用插槽 20.红色故障显示重点阅读:▲软件手册P112.4 “接口板测试”（2） 稳压电源介绍主要功能：将220伏交流电转换为9伏直流电。输入：〜220V,0.8A;输出:-9V,1.5A（3） 模型零件介绍零件分成机械零件和电气元件，大部分机械零件采用尼龙塑料，小部分采用不锈钢、铝合金等。尼龙塑料零件采取槽型连接结构，可实现三维六面体拼接。马达（图2）:它是驱动模型的动力源。9V直流，最大功率为1.1w,转速7000prn图2马达图图2马达图3触动开关触动开关（图3）:也称接触传感器，有三个端子,分别标为1、2、3.有二种使用方法：a.常开---使用端子1、3,按下按钮=导通，松开

按钮=断开图4齿轮减速箱b.常闭---使用端子1、2,按下按钮二断开图4齿轮减速箱按钮=导通齿轮减速箱（图4）:装在马达上，用以降低马达转速，速比为648大功率马达（图5）大功率直流电机（9伏，2，4瓦），内置齿轮箱，以50:1减速比驱动移动机器人（即马达旋转50转时，其输出轴只旋转一次）图5图5大功率马达灯泡（图6）:模型零件中包括两种灯泡:球修灯泡：普通发弋灯泡灯泡（图6）:模型零件中包括两种灯泡:球修灯泡：普通发弋灯泡球形灯泡---普通发光灯泡，9V直流，0.1A.聚焦灯泡---白炽灯泡，9V直流，0.15A;这种灯泡头上有透镜，可以聚集光线并发射出去；一般与光电晶体管配对使用，作为光线识别的传感器。图6灯泡图6灯泡光电晶体管（图7）:也称“感光传感器”，“光敏三极管”，一般与聚焦灯泡配对使用，作为光线识别的传感器.当有光照在上面时，它产生电流，光遮挡时没有电流。注意：光电晶体管连线时，请注意正负极性,标有红色的端口为正极图7光电晶体管NTC电阻：是热传导器，可测量温度。温度为20°C时，电阻值为1.5K,NTC的意思是负温度系数,温度升高电阻下降。图8NTC电阻七、8个基础实习项目实习一一 马达控制 Motorcontrol一、 实习重点1、 熟练掌握软、硬件操作的通用性调试技巧；2、 掌握7个基础性编程模块指令；3、 建立自主学习的方法：勤于动手，勤于观察；善于阅读；善于思考；独立钻研，精诚协作。二、 重要配件介绍下面介绍本实习使用的3种主要的硬件：1、 马达重点阅读:上节模型零件介绍它是驱动模型的动力源。 9V直流，最大功率为1.1w,转速为7000prn。提问:它的外伸轴实质上属于何种零件？马达怎样实现反转与调速？2、 齿轮箱它安装在马达上，用来降低马达的转速，传动比为 64.8:1。该齿轮箱制作十分精致。3、 触动开关也称为接触传感器，侧面上有1#、2#、3#三个导线插孔，有常开和常闭两种连接模式:表1-1方法导线连接的压下按钮时松开按钮时平常工作插孑L号线路状态线路状态状态11#和3#导通断开常开21#和2#断开导通常闭注意:▲“平常工作状态”指按钮松开时的线路状态， “常开”和“常闭”是经常使用的两个电气技术术语。▲请你在触动开关侧面上寻找三个导线插孔的数字编号： 1#、2#、3#。在实验中常常将开关连接成“常开”模式.三、实习步骤1、明确设计任务请你设计一个能使直流电动机正转、反转、停止、调速的数控实习系统。2、 拼接模型重点阅读:▲拼接手册：P3〜5按照拼接手册P3〜5提供的硬件设计方案，将有关机械零件和电气元件装配起来， 最后将接口板与电气元件连线。注意:▲许多电气故障来自导线与接头连接不正确，导致 短路或断路。请你仔细对照拼接手册P3加以改进。若发现接头与插孔连接松动，应将接头的十字形缝隙扩大些。3、 连接电源将稳压电源一端与接口板相连， 另一端与〜220v电源相连，转换成9v直流电，然后输入接口板。4、 连接电脑重点阅读:软件手册P9〜12。第一步、选择接口选择COM接口：用“COM连接线”将电脑与接口板相连t点击 “设置电脑通讯端口”菜单t选择COMt选择ROBO接口板t确定t按Port按钮（5）,要选择COM灯（6）点亮。第二步、接口板测试点击“测试”菜单T如果下方窗口显示绿色，则表示连接正确；如果为红色，则表示连接不正确，应寻找原因排除故障t用鼠标分别点击“输出口” M1的3个位置，观察马达工作是否正常？t分别按3个开关，观察“数字输出口” 11、12、13是否有符号"出现？5、 调用范例程序1调用软件ROBOPro中的范例程序Motorcontroll.rpp:双击桌面ROBOPro图标启动t打开Motorcontrol1 ，路径是：C:\ProgramFiles\ROBOPro\Sample Programs'Computing Starter'Motorcontroll.rpp点击“开始”菜单t按开关1,观察M1是否逆时针转动？t按开关 2,观察M1是否停止？t读懂程序中各个指令，并阅读软件手册有关部分内容t试着一边修改指令参数，一边观察程序执行情况T寻找存在的问题，考虑怎样独立编程？重要提示:▲当范例程序被修改后，一旦关闭程序时，系统会问你：“是否需要更改程序？你一定要选择：“否”！才能保持范例程序为原状。如果你要保留修改后的程序，那么可采用：点击“文件”t“另存为”T存入F：盘内自己的文件夹。6、 调试范例程序2C:\ProgramFiles\ROBOPro\Sample Programs'Computing Starter'Motorcontrol2.rpp7、编制新的程序通过多次调试，你想动手改进硬件结构、编制新的程序。编程时请点击“级另『菜单t选择“级别1”。初次尝试结构创新，不要过于复杂，适可而止，因后面还有 7个实习，难度逐步升级。重点阅读:▲软件手册P3〜20注意:▲查找指令模块的技巧:读程序时，如果有某一个指令模块的含义不清楚，那么你可在左方的指令模块元素窗口中寻找，找到后用鼠标箭头指向该指令模块，就会显示该指令模块的编号，再查找软件手册中的有关段落介绍。▲利用文字模块在编程清单空余处写出创新流程和硬件改进的情况，并作为文件“ 另存为”并重新命名文件名，存入F:盘自己设定的文件夹之中。实习二烘手机 Handdryer「、实习重点与实习一相比较，本实习系统稍为复杂一些，所用指令模块与实验一相同，因此实习重点是进一步熟悉软、硬件的操作调试方法，继续尝试结构创新。乙重要配件介绍本实习使用了以下2种新的硬件：1、 光电管也称为“感光传感器”，“光敏三极管”，它与聚焦灯泡配合使用，当受到光线照射时才产生电流，电流强度与光照度成正比。重点阅读:上节模型零件介绍注意:光电管连线时，请注意正负极性，标有红色的为正极。2、 聚焦灯泡它与普通灯泡相似，但其头部有一聚焦透镜，使光线能聚合成一束，以提高光照度。规格：9V，0.15A。三、实习步骤1、明确设计任务请你设计一个卫生间的烘手机数控模型，热源装置省略，若打开风扇可吹出热风，通过光幕来控制风扇的开和关。编程要求：当光幕一旦被遮住，风扇就被打开，吹出热风， 5秒后关闭。2、拼接模型按照拼接手册P6〜7提供的硬件设计方案， 将有关机械零件和电气元件装配起来， 最后将接口板与电气元件连线。注意:▲识别聚焦灯泡头上有否透镜？调节灯的高度，要使光线照到光电管上 。▲当风叶装好后，用手转动一下是否碰撞并加以调整。3、 连接电源4、 连接电脑第一步、选择COM接口连接采用“COM连接线”将电脑与接口板相连T点击“设置电脑通讯端口”菜单T选择 COMt选择ROBO接口板t确定t按Port按钮（5）选择COM灯（6）亮。第二步、接口板测试点击“测试”菜单t如果下方窗口显示绿色，则表示连接正确；如果为红色，则表示连接不正确，这时就需要找原因排除故障t用鼠标点击“输出口” M1的3个位置，观察马达工作是否正常？t用鼠标点击M2的3个位置，观察灯的情况，并观察“数字输出口” 11是否有符号"出现？5、调用范例程序Handdryer1C:\ProgramFiles\ROBOPro\Sample Programs'Computing Starter'Handdryer1.rpp调试范例程序Handdryer1:点击“开始”菜单t观察 M1是否停止？t手遮住光幕，观察 M1是否转动？……t读懂程序中各个指令，并阅读软件手册有关部分内容t试着一边修改指令参数，一边观察程序执行情况t寻找存在的问题，考虑怎样独立编程？发现问题:因Handdryer1规定5秒钟烘手时间，这样常会造成浪费电，所以要求改进程序：当手一旦离开烘手机，风扇就停止。于是就有了改进后的新程序 Handdryer2。6、 调用范例程序Handdryer2C:\ProgramFiles\ROBOPro\SamplePrograms'ComputingStarter'Handdryer2.rpp7、 编制新的程序通过多次调试，你会产生改进的念头，想动手改进硬件结构、编制新的程序。编程时请点击“级别”菜单t选择“级别1”。注意:▲改进结构时不要过于复杂，因为后面还有复杂的实习，应适可而止，抓紧时间去做实习3。▲利用文字模块在编程清单空余处写出创新流程和硬件改进的情况，并作为文件“另存为”并重新命名文件名，存入 F:盘自己设定的文件夹之中。实习三红绿灯Trafficlight一、 实习重点“子程序”是本实习的重点。本实习未采用新的硬件，但软件编程时将采用子程序，目的是为了简化主程序，提高编程效率。编程模块指令将升级为级别 2和3。二、 实习步骤:1、明确设计任务有一个红绿灯要装在你的家门口，公司请你设计红绿灯数控模型，并编一个程序。具体要求是：通常情况下为绿灯亮，当有行人时按下开关 I 3秒后绿灯灭、黄灯亮t4秒后黄灯灭、红灯亮并持续10秒t红灯黄灯同时亮3秒t红灯黄灯同时灭t绿灯亮（返回程序始点）。编程提示：▲不同的灯对应不同的接口板输出：红灯= M1;黄灯=M2;绿灯=M3。可采用输出模块（）;▲可采用“数字量判断”（来查询开关II;▲范例程序：Trafficlight2、拼接模型按照拼接手册P6〜7提供的硬件设计方案， 将有关机械零件和电气元件装配起来， 最后将接口板与电气元件连线。3、 连接电源4、 连接电脑第一步、选择COM接口连接用“COM连接线”将电脑与接口板相连t点击 “设置电脑通讯端口” 菜单t选择COMt选择ROBO接口板t确定t按Port按钮（5）选择COM灯⑹亮。第二步、接口板测试点击“测试”菜单tt如果下方窗口显示绿色，则表示连接正确；如果为红色，则表示连接不正确，这时就需要找原因排除故障t用鼠标点击 M1,观察红灯的情况t用鼠标点击 M2，观察黄灯的情况t用鼠标点击 M3，观察绿灯的情况。5、 调用范例程序Trafficlight 1Trafficlight1.rpp点击“开始”菜单T观察绿灯是否亮？T按下开关 I1T3秒后黄灯是否火？ T读程序中各个指令，并阅读软件手册有关部分内容T试着一边修改指令参数，一边观察程序执行情况T寻找存在的问题，考虑怎样独立编程？新问题:公司忘了告诉你在人行道一侧的控制盒中还有一个开关 12,用途是：当有紧急情况时,需要按下开关2,黄灯就马上闪烁。公司要求你将这新的功能加进程序。于是有了改进后的新程序Trafficlight2 。6、 调用范例程序Trafficlight 2 [级别2]C:\ProgramFiles\ROBOPro'SamplePrograms'ComputingStarter'Trafficlight 2.rpp将编程级别提高为2。调试范例程序Trafficlight 2:点击“开始”菜单t观察绿灯是否亮？t按下开关 2，则黄灯马上闪烁，若松开开关 2，则黄灯停止闪烁重点阅读:为了搞清“子程序”一定要阅读软件手册 ▲P25 ▲P56。◎怎样编一个子程序？注意：必须在某一个主程序的工作区中建立子程序！t点击“编辑”菜单新建子程序"t输入子程序名称t确认t编辑子程序， 加入子程序入口和出口模块t返回主程序T点击“已加载的程序” T点击主程序名T将左下方窗口中的子程序拖入主程序之中。◎怎样在主程序中切割一段程序作为子程序 ？在主程序中用鼠标框选某一段程序T点击“编辑”菜单T剪切T点击“新建子程序”菜单T取一个子程序名称t确认t点击“编辑”菜单t粘贴t加入子程序入口和出口模块t返回主程序T点击“已加载的程序”t点击主程序名t将左下方窗口中的子程序图标拖入主程序工作区之中。7、调用范例程序Trafficlight 3 [级别3]你会细心地发现还有范例程序Trafficlight 3，实际上它是Trafficlight 1的另一种描述方案，两者功能完全一样。 Trafficlight 3属于编程级别3。Trafficlight 3中，有一些基本模块指令被其它种类指令代替，所以必须：重点阅读:软件手册▲P62(7.4) ▲P65(7.5) ▲P67(7.6)8编制新的程序通过以上实习系统及范例程序的调试，你会产生改进念头，根据刚学到的知识，去改进硬件结构，编制新的程序。应适可而止，因为后面的 5个程序更难。注意:▲利用文字模块在编程清单空余处写出创新流程和硬件改进的情况，并作为文件“另存为”并重新命名文件名，存入 F:盘自己设定的文件夹之中。实习四移动门Slidingdoor、实习重点本实习硬件结构较为复杂，所以是实习重点；软件编程模块指令虽然与实习三相似，但编程结构复杂多了，尤其是范例程序Slidingdoor2，所以也是实习重点。有些人片面地认为：软件编程最重要。作为一个机电一体化产品，其机械结构、电气结构及程序结构相互紧密联系、相辅相成。如果忽视了机械结构和电气结构， 计算机控制就失去了目标。同学们在改进产品问题的时候，应该全面分析三方面的结构。、实习步骤：1明确设计任务某超市入口装了一个数控移动门，该超市经理请你装配一个数控移动门模型，并且设计一个程序。具体要求是：◊马达经过减速驱动门；◊首先是关门，用开关I1控制极限位置；◊如果有人要开门，则按下开关I3，门打开，用开关I2设定其极限位置；◊5秒后再次关门；范例程序：※Slidingdoor1 和2。2、拼接模型按照拼接手册P10〜12提供的硬件设计方案，将有关机械零件和电气元件装配起来，最后将接口板与电气元件连线。难点是：△齿轮与齿条的啮合间隙要装配合理；△移动门轨道的定位调整要合理。3、 连接电源4、 连接电脑第一步、选择COM接口连接第二步、接口板测试5、 调试范例程序Slidingdoor1点击“开始”菜单T观察门是否能关闭？T按下开关 3T门是否你打开？……T读程序中各个指令，并阅读软件手册有关部分内容T试着一边修改指令参数，一边观察程序执行情况T寻找存在的问题，考虑怎样独立编程？新问题:虽然移动门工作正常，但有位顾客进门时动作慢了一点，被门夹住，所以经理要求你对软硬件进行改进，要求是：增加一个光传感器，当光幕未被遮住时，门才能关闭；在关门过程中，当光幕被遮住门应立即打开；开关3按下后，只要光幕被遮住，门应立即打开。6、调试范例程序Slidingdoor2关键是3个光电管数字判断模块（）的应用，才能保证上述改进要求。请同学们讨论分析。7、编制新的程序通过以上实习系统及范例程序的调试，你根据刚学到的知识，想改进硬件结构，编制新的程序。应适可而止，后面还有 4个实习等着你！注意:▲利用文字模块在编程清单空余处写出创新流程和硬件改进的情况， 并作为文件“另存为”并重新命名文件名，存入F:盘自己设定的文件夹之中。实习五 温度控制器 Temperaturecontrol一、实习重点本实习重点是：“模拟量”的自动控制；虚拟面板设计。本实习硬件结构不复杂，但输入量为模拟量，软件有不少新的指令模块，尤其是虚拟面板设计；因此创新实习又上了一个新台阶。二、实习步骤1、明确设计任务夏天到了，空调是必不可少的，请你设计一个数控空调模型，采用聚焦灯泡加热的方法模拟室温的上升。要求温度传感器不间断地测量室内温度，当室温超过了设定温度上限时，空调风扇启动；当室温低于设定温度下限时，风扇就停止，于是使室温上升；……。并请你为温控实验回路编程。具体要求是：◊马达驱动风扇作为“冷却单元” 与接口板M1相连；聚焦灯泡作为“加热器”与接口板 M2相连；热敏电阻作为“温度传感器”与接口板 AX相连；注意:热敏电阻的电阻值随温度增加而减少，所以程序中“模拟量判断”模块（ ）的变量值实际上是电阻值。范例程序：※Temperaturecontrol 。订正：▲拼接手册p14EX、EY改为AX、AY。2、 拼接模型按照拼接手册P13〜14提供的硬件设计方案，将有关机械零件和电气元件装配起来，最后将接口板与电气元件连线。3、 连接电源将稳压电源一端与接口板相连，另一端与〜 220v电源相连，转换成9v直流电。4、 连接电脑第一步、选择COM接口连接第二步、接口板测试点击“测试”菜单如果下方窗口显示绿色，则表示连接正确；如果为红色，则表示连接不正确，这时就需要找原因排除故障t用鼠标点击 M1、M2,观察风吹动的方向是否朝向灯泡？观察灯的情况。5、 调试范例程序Temperaturecontrol选择级别3t点击“开始”菜单t观察灯是否亮？t温度上升到一定时候灯能否灭、风扇能否停？……读程序中各个指令，并阅读软件手册有关部分内容t尝试一边修改指令参数，一边观察程序执行情况t寻找存在的问题，考虑怎样独立编程？思考题：◊为了保证温控器正常工作，怎样根据实际情况设定温度的上下限值？难点讲解:虚拟面板设计现在提出一个设计新问题一一为了直接观察温度数值的变化，要求买 2个温度表增加到模型中去。但也可以采用另一种设计方法：在电脑显示器屏幕上，用软件“虚拟设计”一个面板，面板上有2个温度表（见程序工作区的右下方）一一上面是指针式温度表，下面是数字式温度表；以此代替 2个真实的温度表。当程序运行时，可在虚拟温度表上读取温度变化，又使程序运行更形象化。怎样在主程序中设计这2个虚拟温度表呢？由于ROBOPro软件手册相关部分写得不简明，特此介绍3个设计步骤如下：步骤1:设定编程等级为“级别3”步骤2:设计虚拟显示屏设计“指针式温度表”：点击“操作模块”t显示屏Meter”（仪表模块）拖入主程序工作区宀设定温度表的 名称（程序中未取）等设计“数字式温度表”：“Textdisplay”（文本显示模块）拖入主程序工作区t设定温度表的 名称（程序中取为value）等。步骤3:编制温度表输入输出程序段点击“编程模块”t输入输出T将“ :Analoginput”（模拟量输入模块）拖入工作区t将“767:Paneloutput”（面板输出模块）2次拖入工作区t右击并选择前面设定的名称等t用鼠标连线。重点阅读:软件手册P74、P75、P72。7、编制新的程序思考题：◊右击“面板输出”模块时，会出现“面板显示屏”窗口，窗口中有一个结构图让你选择，请分析一下是什么含义？◊如何用一个长方形线框将2块温度表围成一个虚拟面板？◊请分析右上方的3个方块连线图的作用？如果没有会发生什么情况？◊程序工作区的右方如果没有虚拟温度表，这个程序能否运行？为什么?实习六冲压机Stampingpress一、实习重点本实习的硬件结构虽不复杂，但安装调整有一定困难；软件有不少新的指令模块，又有子程序及虚拟面板设计，所以难度比较大。二、实习步骤1、明确设计任务有一家工厂安装了一台现代化数控冲压机，厂长请你设计一个冲压机数控模型并且编程。具体要求是：◊冲压机在一个工作周期内对工件压 4次；为了双手安全，操作者双手必须同时按下开关3和4，机器才能冲压；为了安全，光幕若被某物遮住，机器应立即停止；范例程序：※Stampingpress1 和2。2、拼接模型按照拼接手册P15〜17提供的硬件设计方案，将有关机械零件和电气元件装配起来，最后将接口板与电气元件连线。3、 连接电源将稳压电源一端与接口板相连，另一端与〜220v电源相连，转换成9v直流电。4、 连接电脑第一步、选择COM接口连接第二步、接口板测试5、调试范例程序Stampingpress1点击“开始”菜单t马达带动锤头上升到顶t压下开关 I1使t当光幕未被遮住、 开关3和4同时按下t锤头下压4次后t马达停止t……读懂程序中各个指令，并阅读软件手册有关部分内容t试着一边修改指令参数，一边观察程序执行情况t寻找存在的问题，考虑怎样独立编程？思考题:◊ 程序中那些模块能确保“当光幕未被遮住、开关3和4同时压下”的功能？程序中那些模块能确保“冲压机在一个工作周期内对工件压 4次”的功能？程序中那些模块能确保“ 若光幕被遮住，机器应立即停止 ”的功能？重点阅读: 软件手册(761) ()5个模块6、调试范例程序Stampingpress2实际上Stampingpress2 与Stampingpress1 的功能基本相同，是其另一种描述方案。难点讲解:虚拟面板(panel)设计你在范例程序Stampingpress2 主上方看到了一个虚拟的滑块和2个显示屏。虚拟的滑块用来设定每个工作周期的冲压次数；虚拟的显示屏用来冲压次数 (strokes/part) 和加工零件数量(numberofpartt) 。怎样设计虚拟滑块呢？重点阅读:软件手册P77 ()。设计步骤：点击“操作模块/控制”中的“滑块”(slider)并拖入工作区；右击设定虚拟滑块的名称 (Slider)等t程序开始后用鼠标拖动滑块设定参数；为了能在2个显示屏中显示数据， 必须右击子程序下方的 “面板输入”、“面板输出”模块，并选择设定的名字。◊子程序stamping解读重点阅读:软件手册循环计数器指令全局变量指令比较指令 加法指令 赋值指令当开关3和4同时压下，并且光幕无遮，于是就进入子程序；当完成1个工作周期，就退出子程序；关键是比较指令（端输入变量（冲压次数）,B端输入滑块的设定值，通过比较得到是否完成了1个工作周期？7、编制新的程序思考题:1、请你在主程序中也设计一个虚拟的滑块 ，用来控制冲压零件最大数量 。2、范例程序Stampingpress2 工作区的右上方如果没有虚拟滑块，那么这个程序能否运行？为什么？怎样修改程序？实习七 停车栏杆 Carparkbarrier一、 实习重点在8个实习中，最后两个实习一一实习七和八 ，无论机电结构，还是程序结构，都比前6个实习复杂。因此，是创新设计实习的重点。本实习重点是“密码子程序”，尤其是按钮面板的虚拟设计。虽然新编软件手册 ROBOPro编写得不够精简通俗，但通过边实习、边阅读，有关指令模块可以破解，从而掌握编程技巧。二、 实习步骤1、明确设计任务停车场将正式启用，其入口处的栏杆也安装好了，现请你设计装配一个停车栏杆数控模型，并且编制一个程序。具体要求是：◊程序启动后，栏杆要恢复到关闭状态；按下开关3后栏杆打开，绿灯亮；当车辆进入后，绿灯灭，红灯亮；程序回到起始位置循环。范例程序：※Carparkbarrier1 和2。2、拼接模型按照拼接手册P18〜20提供的硬件设计方案，将有关机械零件和电气元件装配起来，最后将接口板与电气元件连线。要确保栏杆的头尾与开关 1和2能有效接触；确保蜗杆传动啮合间隙合理。3、 连接电源4、 连接电脑第一步、选择COM接口连接第二步、接口板测试5、 调试范例程序Carparkbarrier1点击“开始”菜单t光电管灯源M4亮t红灯亮t执行close栏杆关闭子程序t按下开关3t执行open栏杆打开子程序t红灯灭t绿灯亮t当车辆进入后产生脉冲信号t延时 0.5秒t绿灯灭t红灯亮t再执行close栏杆关闭子程序t……读懂程序中各个指令，并阅读软件手册有关部分内容t试着一边修改指令参数，一边观察程序执行情况t寻找存在的问题，考虑怎样独立编程？汪意:◊栏杆的关闭与打开，与马达的转动方向有关，如果栏杆动作方向反了，则调换马达的连线即可。6修改设计任务为了加强停车场防盗措施，决定对每个车位栏杆加“密码” ：废止开关3的启动栏杆作用；改用一个3位数密码；请你设计虚拟的按钮和显示屏，对 3位密码进行控制。7、调试范例程序Carparkbarrier2将编程级别升至3。难点介绍：◊虚拟按钮与显示屏面板设计你已经在范例程序Carparkbarrier2 主程序的右方看到了一个虚拟的面板：探6个按钮相当与一个键盘，用鼠标按下其中的 3个按钮，会形成一个口令， 然后由密码子程序Code来检查口令是否正确？按钮模块的名称分别为： 1、2、3、4、5、6。它会在Code子程序的“面板输入”模块 （766）中出现海1个显示屏用来提示口令是否正确？显示屏模块 （的名称为Text。它会在面板输出模块中出现。※文本模块（749） 中不能输入中文，并一定要写上“\c”字样，否则会发生乱码现象。◊子程序Code解读由于可能有两种情况：口令正确或不正确，所以该子程序有两个出口 ；由6个“面板输入”模块（）与1个“或逻辑运算器”组成一个“键盘” ，用以输入口令；只要按下某一按钮，就会产生脉冲，使等待模块（允许程序继续执行？关键是判断模块当左端输入的数据A=1>0,那么可判断为正确，若A=0,则为错误；由全局变量模块与加法模块统计按错的次数，再通过最下方的判断模块 确定口令是否正确。输入口令正确与否，由面板输出模块（ ）在显示屏中显示出来。8、编制新的程序思考题:★ ”密码按错的次数”不允许无限止，否则密码容易被破译。如何解决这一问题 ?★ 当你给虚拟按钮和显示屏取了名称后，怎样才能在“面板输入”模块（ ）和面板输出模块（）中出现这些名称？有何用途？实习八 焊接机器人 Weldingrobot一、实习重点本实习机电结构比实习七复杂，但程序不如实习七，它的特点是：实现 3个焊接位置点的自动控制，程序结构也比较合理。这是本实习的重点。另外， 要实现机器人程序下载模式，能脱离PC工作。、实习步骤1、明确设计任务工厂最近购买了一台焊接机器人，由于你的模型设计及编程工作工厂非常满意，所以又请你再担任这项模型设计及编程任务。具体要求是：◊程序启动后，机器人要恢复到起始状态；◊要求机器人按序到达3个坐标点进行焊接；用灯泡模拟焊枪的焊接；最后回到起始位置；下载程序，实现与PC脱机控制。范例程序：※Weldingrobot 。2、 拼接模型按照拼接手册P21〜23提供的硬件设计方案，将有关机械零件和电气元件装配起来，最后将接口板与电气元件连线。3、 连接电源4、 连接电脑第一步、选择COM接口连接第二步、接口板测试5、 调试范例程序Weldingrobot程序启动t执行HOME子程序，使机器人手臂复位,M1逆时针转动t采用开关11限位tM1顺时针转动t当脉冲计数器计数至设定次数时t M1停t执行Flasing子程序，进行焊接……读懂程序中各个指令，并阅读软件手册有关部分内容t试着一边修改指令参数，一边观察程序执行情况t寻找存在的问题，考虑怎样独立编程？6、 下载模式当PC与接口板连接在一起运行程序时，称为“在线模式”；当PC与接口板脱开运行程序时，称为“下载模式”。步骤如下：◊当PC与接口板连接在一起时，点击“下载”菜单；◊选择"flashl”t选择"用接口板上的按钮启动程序运行”t确认;◊将PC与接口板脱开；若要脱开220v电源，则须在接口板上连接一个 9v直流电源；◊按下接口板上的Prog按钮（4）可启动程序运行；◊再按下接口板上的Prog按钮（4）可停止程序运行。7、编制新的程序范例程序Weldingrobot 也存在缺陷：Weldingrobot 程序上没有虚拟面板，所以程序运行时不够形象化；机器人手臂不能上下、前后及旋转等运动，所以焊接功能还不够强。因此请你编制新的程序加以改进。经过实践，就敢于面对更复杂的机器人，控制多个马达同时运动，使机械手精确到达某坐标点。这确实具有挑战性，祝你成功！思考题：1、当你给虚拟按钮和显示屏取了名称后， 怎样才能在“面板输入”模块（）和面板输出模块（）中出现这些名称？有什麽用途？2、 通过什么手段精确控制焊枪3个定位点？3、 请设计一个虚拟滑块，用来调节焊接时间的长短八，工业机器人（IndustryRobots）（一）、概述在我校引进的慧鱼模型机器人系列中，“工业机器人”的结构是最复杂的。其机械、电气和程序结构的复杂性，将使你的拼接设计及调试程序的难度增大 .根据《工业机器入》拼接手册，我们可拼成 4种示范性工业机器人：翻转机（Swivelrobot）2、全自动焊接机（Weldingrobot）3、柱式机械手(Columntyperobot)4、臂关节机器人(Kink-armrobot)后面两种属于4自由度机器人。这4种模型既可单独使用，也可联合起来，组成一套数控自动生产系统.(二)、工业机器人的功能工业机器人用于机械制造自动化生产线，完成加工过程中的特定功能，例如数控自动化焊接、数控自动化搬运工件等。(三)实习目的在学习《机器人技术起步》(Computingstart)8 个实习项目的基础上，通过《工业机器人》的学习，进一步提高我们的创新设计能力。工业机器人虽然复杂，仍由基础单元所组成,较复杂的机器人更接近于工程实际，对我们锻炼的意义更大.鉴于学时较短，所以不可能对工业机器人全面创新。建议同学们采用《组合创新方法》，虽然不可能全面创新，但一定要有自己的创新特点.例如我们从国外引进先进设备后，在安装、试车以及长期使用过程中，必须不断地阅读资料,不断试验，逐步消化吸收技术，不断发现技术问题，由小到大不断改进，直至自主知识产权的创新，这是一个渐进的过程.同学们通过实习，一定会发现工业机器人的结构还存在不少问题，需要改进与创新,请不要忽视局部的小改进，这就是创新.我们要从整体着眼，小处着手，善于学习，善于思考，善于实践，就能取得突破，创新成功.(四)，示范实例—柱式机械手(Columntyperobot)(图8)它属于4自由度搬运工件机器人，下面从4个方面来分析其功能结构与存在问题产品功能柱式机械手的功能是：用机械手夹持2个圆柱形工件到达特定的5个坐标点—Pos5Pos1

Pos5从下面的“特定运动坐标点示意图”中 ，“手爪”的主要运动有 4步：⑴.首先机械手夹持第一个圆柱形工件从 Posl-Pos2;⑵•然后机械手夹持第二个工件放到第一个工件的上面，即从 Pos3-Pos4;⑶.之后机械手将二个工件一起夹持到 Posl，即从Pos2-Posl;⑷•最后机械手夹持第二个工件回到 Pos3，即从Pos5-Pos3。手爪的特定运动坐标点示意图如下:OPos5OOPos5OPoslOPos3OOPos3地面2.马达，传感器•计数器运动项目马达限位传感器计数传感器立柱横梁的旋转运动M111I2横梁的前后水平运动M213I4横梁的上下垂直运动M315I6手爪的松开夹紧运动M41718其中，12、I4、16、I8与脉冲轮配对使用。注意：关于脉冲计数器请参考“软件中文手册”P55〜P56思考题：柱式机械手的机械运动怎样实现4个自由度？柱式机械手存在的问题通过试验初步发现存在以下问题：⑴手爪夹紧时，其锥齿轮传动副容 易脱落，造成手爪运动发生故障。这里有机械结构问题，也有程序问题，具体请同学们分析改进

⑵.横梁垂直上升时运动很费劲，具体请同学们分析改进 •…程序要点⑴、子程序为了简化程序结构，主程序中采用了6个子程序，请阅读“软件中文手册”P56〜P57.⑵、变量和参数为了实现顺序动作的控制，程序中应用了变量和参数：变量Var用来控制马达的运动变量Vari-Var13控制手爪的运动坐标,即Posl〜Pos5;EA为手爪的夹紧参数。实习时请阅读“软件中文手册”P55〜P59，理解变量和脉冲计数的应用⑶•显示模块•控制模块实习时请阅读“软件中文手册”P74〜P77,理解有关模块的实际应用。⑷.程序流程实习过程中，结合机器人的动作和程序的动态演示，真正理解程序•调出范例程序的路径为：Rob4图8柱式机械手1uls^iaaitIIoIuh图8柱式机械手■ehrikTi endh圈巴itnttHgiirtilfWhKu>IAfLhlosSCHWii'J2_Zrii1!Ike-m&zi.lrirH-g-Is (rtf3・0每「 ■-iip-iI；*」|rLln.eiqeriC灯厂丄丸：岀t.yiJl'in?Finra?lv-tK^wirrwnCl '"I■-皿r|沖"^n«iFi*1：IiJn**|j.lixj*-Ul'L斛甘邸is贾i"伙*rw>(#irno

Accuyif!'(an-nr niffrin®muwocdsapQffnofnenAccuyif!'(an-nr niffrin®muwocdsapQffnofnenApajSet4artn=349691)noesl酋induidoonelsnpjnlo・AccuSet<N&deprod34969jn3eccntidonosislamadaconstrutiopoi图9躲避边缘机器人九、移动机器人（一）、概述在我校引进的慧鱼模型机器人系列中，还有“移动机器人”在我校引进的慧鱼模型机器人系列中，还有“移动机器人”，根据《移动机器入》拼接手册，我们可拼成6种示范性移动机器人:智能轮式机器人(BasicModelRobot)智能轮式机器人(BasicModelRobot)寻找光源机器人(FinderLightRobot)寻找光源机器人(FinderLightRobot)3.追踪轨迹机器人(TrackerRobot)4.躲避障碍机器人(DetectionObstacleRobot)5.寻光避障机器人(Obstacle-LightRobot)6.躲避边缘机器人(DetectionObstacleRobot)（二3.追踪轨迹机器人(TrackerRobot)4.躲避障碍机器人(DetectionObstacleRobot)5.寻光避障机器人(Obstacle-LightRobot)6.躲避边缘机器人(DetectionObstacleRobot)（二）、移动机器人的功能移动机器人用于机械制造自动化生产线，危险地方的物流输送等 ，完成过程中的特定功能，例如数控自动化搬运工件、核电站、煤矿隧道作业等。（三）、示范实例--躲避边缘机器人（图9）躲避边缘机器人的功能我们要研究移动机器人的有一个非常重要的动作， 就是让机器人如何防止跌落。大多数情况下，碰到着障碍物继续前进不会损伤机器人，但是如果它要从三米多高的桌子上摔下来，那肯定就摔坏了，甚至各种构件会散成一摊。为此，我们给机器人安装上能够感知边缘的传感器 ，即为躲避边缘机器人。躲避边缘机器人的这些边缘传感器都连接在车轮上， 由车轮的前后左右移动， 激发传感器，传递不同的信号。躲避边缘机器人轮子的设计，使它们可以垂直移动；如果轮子滚过桌边，轮子会掉下来，接触传感器触发，程序就会感知到模型已经到了悬崖，相应会做出反应。这个机器人总共有4个边缘探测器（边缘传感器），无论前后左右，哪边的悬崖，它都可以感觉得到。但是他没