機電一體化系統(tǒng)演示實驗.doc

實驗一 機電一體化系統(tǒng)演示實驗一、實驗目的：1、掌握機電一體化系統(tǒng)的基本組成要素；2、了解機電一體化系統(tǒng)的技術組成；3、了解快速構建機電一體化系統(tǒng)的方法；4、了解機電一體化中機械電氣部分之間的相互關系及其接口技術。二、實驗設備及器材：AGV工業(yè)機器人；SZ直流伺服電機；ZK4直流伺服電機驅動調速器；AGV工業(yè)機器人控制柜及其它電氣器材；三、實驗原理：(一)工業(yè)機器人結構與工作原理直流伺服電動式球坐標型工業(yè)機器人具有三個自由度（即：RRP-大臂回旋、仰角、小臂伸縮三個運動）和一個手爪開合動作，采用全電動驅動方式控制。機械人本體結構如圖1所示。 圖1 機械人本體1-機械手爪 2-機械手小臂 3-機械手大臂 4機身機器人本體由機身、大臂、小臂、手爪等組成。機身固定在機械小車上；大臂可以繞著機身在水平面內和垂直面內旋轉；小臂在絲桿的傳動下，可以前后進行伸縮。在大臂和小臂的共同作用下，機械手的手爪能夠接近要抓的物體；同時，手爪在電機的帶動下張開，以便能夠抓住物體。當物體被控制在手爪的控制范圍內時，手爪夾緊物體，然后通過大臂的旋轉和小臂的伸縮運動，最終將物體置于規(guī)定的位置。機器人大臂回旋運動和大臂仰角運動均采用直流電動機、諧波減速器傳動，PWM脈寬調速器控制，可實現(xiàn)112 r.p.m無極調速控制。機器人小臂伸縮采用直流電動機，行星減速器加滾珠絲杠傳動，PWM脈寬調速器控制，可實現(xiàn)202000 mm/Min無極調速控制。手爪開合采用連桿及螺旋機構，同步電機驅動，其結構簡單，無調速器，電路控制方便。由于在機械結構設計中采用了諧波減速、滾珠絲杠、滾珠直線導軌等精密傳動裝置，機器人手爪定位可達到較高精度。機器人由機器人本體，電控柜和操作盒等組成。如圖2所示。圖2 使用操作盒手動控制機器人大臂、小臂、手爪等各項運動。經測試已達到下列主要技術指標：1、大臂回轉角度： 2402、大臂仰角： - 60 203、小臂伸縮行程： 0200 mm4、抓物重量： 2 Kg(二) ZK4系列直流電機調速器工作原理采用脈寬調制和電壓反饋技術，使電動機能在0-100額定轉速范圍內實現(xiàn)無級調速和連續(xù)運轉，且穩(wěn)定度高，運轉平穩(wěn)。還有軟起動和過載保護功能，使用安全可靠。采用110V，4A以內的并激直流電動機。兩種調速方法，外接47K-47K電位器調速或外加15-5V直流電壓調速(15-5V直流電壓經光耦隔離輸入)。電樞電壓可控，外加5-24V直流電壓時電樞電壓降到零，電機停轉(524V直流電壓經光耦隔離輸入)，5-24V直流電壓斷開后電樞電壓緩慢升到原來電壓。1、技術性: 11電源電壓： 50HZ 220V10 12調速范圍： 0100額定轉速 13穩(wěn)壓精度： 1 14工作環(huán)境： 一10+40 15相對濕度： 80 16各型號額定數(shù)據 型號激磁電壓(V)激磁電流(A)電樞電壓(V)電樞電流(A)ZK41(ZK41L)110v1A0-110可調4 調速方式電樞電壓可控否外接4.7-47K電位器或外加DC1.5-5V可控,加DC5-24V時電樞電壓降到0,電機停轉.DC5-24V斷開后自動升到原來的電壓.(外加最高調速電壓5v時，輸入lmA電流.外加最高控制電壓24V時，輸A12mAQ調速電壓和外加控制電壓均經光耦隔離輸入。型號后加L為立式安裝。) 2、外形及安裝尺寸: 臥式安裝： 外形尺寸 140x50X175mm 安裝尺寸130x100mm3、工作原理: 在電動機電樞回路內串入一個IGBT來控制導通時間，從而控制電樞繞阻的端電壓.該電壓與給定電壓信號相比較，其誤差經誤差放大器放大后控制導通時間,使電動機電樞電壓穩(wěn)定。接線圖見圖1。41并激電機接線方法: 1、2接線鈕接50Hz220V，3、4接線鈕接激磁繞組，5、6接線鈕接電樞繞組， (4、5接線鈕 均為負端，內部已經接通，對于三線電機，公共端接4或5均可)。7、8、9接線鈕接調速電位器， 47K-47K均可(9為低端，7為高端)。如不用電位器調速，也可以在12、13接線鈕加155V電壓調速。10、11接線鈕接DC524V時電樞繞組電壓斷開，電機停轉。14接線鈕接大地。5、電機運轉、停止控制方法方法2：用開關K2控制DC524V的斷與通，控制電機的運轉與停止。 注意：不能用控制電樞繞組的通斷來控制電機的運轉與停止，那樣會損壞調速器 6、注意事項61調速器后板上1-9接線鈕均為帶電體，與220V接通的，使用時應在220V的雙線均斷開時接線。一220V接通后不要觸及，以免發(fā)生安全事故。調速電位器的三根連線也與220V相通，應特別注意絕緣處理。62為確保使用安全，務必將第14接線鈕接大地。絕對不可將金屬物體伸入機箱內， 以免發(fā)生安全事故。 63激磁繞組(電阻較大)和電樞繞組(電阻較小)絕對不能接錯， 否則將損壞調速器。 64本產品有軟啟動功能，電源接通后電機低速起動，約3秒鐘左右達到調定的最高轉速。 65本產品有過載保護功能，如電動機斷斷續(xù)續(xù)轉動，則是過載現(xiàn)象，過載去除后自動恢復正常。四、實驗步驟:1、插上三芯交流單相220V電源，并保證接地可靠。2、打開電控柜，合上電源開關。3、按下操作盒上控制開關。4、分別按下操作盒上的上/下；左/右；前進/后退；夾緊/放松等按鈕，即可實現(xiàn)對機器人大臂仰角、回旋、小臂伸縮、手爪開合的動作控制。5、調節(jié)電控柜中PWM調速器，即可實現(xiàn)對機器人大臂、小臂的運動速度控制。6、合上電控柜中的自動檔開關即可實現(xiàn)機