機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2018

1、.實(shí)驗(yàn)一 步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.加深了解步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動電源和電機(jī)的工作情況。2.步進(jìn)電動機(jī)基本特性的測定。二 預(yù)習(xí)要點(diǎn)1.了解步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動電源和工作情況2. 步進(jìn)電動機(jī)有基本特性 ？怎樣測定 ？三 . 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1、單步運(yùn)行狀態(tài)2、角位移和脈沖數(shù)的關(guān)系3、空載最高連續(xù)工作頻率的測定4、平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率的關(guān)系5、矩頻特性的測定及最大靜力矩特性的測定四 .實(shí)驗(yàn)線路及操作步驟1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序 號型 號名稱數(shù) 量D54(BSZ-11步進(jìn)電機(jī)控制箱1 臺)2BSZ-1步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置1 臺3D41三相可調(diào)電阻器1 件4D31直流電壓 、毫安 、安培表1 件5雙蹤示波器1 臺2、屏上掛件排列順序

2、.下載可編輯 .D54 、 D31 、 D413、基本實(shí)驗(yàn)電路的外部接線.下載可編輯 .轉(zhuǎn)CP矩、ABC轉(zhuǎn)速G的測量與控制LaLbLcRiONM: 步進(jìn)電機(jī)OFF圖6-1 步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)接線圖圖 1 步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)接線圖4、步進(jìn)電機(jī)組件的使用說明及實(shí)驗(yàn)操作步驟（1 ）單步運(yùn)行狀態(tài)接通電源 ，將控制系統(tǒng)設(shè)置于單步運(yùn)行狀態(tài)，或復(fù)位后 ，按執(zhí)行鍵 ，步進(jìn)電機(jī)走一步距角 ，繞組相應(yīng)的發(fā)光管發(fā)亮，再不斷按執(zhí)行鍵，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子也不斷作步進(jìn)運(yùn)動。改變電機(jī)轉(zhuǎn)向 ，電機(jī)作反向步進(jìn)運(yùn)動。（2 ）角位移和脈沖數(shù)的關(guān)系控制系統(tǒng)接通電源，設(shè)置好預(yù)置步數(shù)，按執(zhí)行鍵 ，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) ，觀察并記錄電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度，再重設(shè)置另一置數(shù)值，按

3、執(zhí)行鍵 ，觀察并記錄電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度于表1、表 2 中，并利用公式計算電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度與實(shí)際值是否一致。.下載可編輯 .表1步數(shù)=步序 號實(shí)際電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度理論電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度表2步數(shù)=步序 號實(shí)際電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度理論電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度（3 ）空載最高連續(xù)工作頻率的測定步進(jìn)電機(jī)空載連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)后緩慢調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)旋鈕使頻率提高，仔細(xì)觀察電機(jī)是否不失步，如不失步 ，則再緩慢提高頻率，直至電機(jī)能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高頻率，則該頻率為步進(jìn)電機(jī)空載最高連續(xù)工作頻率。 記為Hz 。（4 ）平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率的關(guān)系接通電源 ，將控制系統(tǒng)設(shè)置于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，再按執(zhí)行鍵 ，電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，改變速度調(diào)節(jié)旋鈕 ，測量頻率f 與對應(yīng)的轉(zhuǎn)速n，即 n=f

4、（ f）。 記錄 5-6 組于表 4 中。表 4序 號f（Hz ）n(r/min).下載可編輯 .五、實(shí)驗(yàn)報告經(jīng)過上述實(shí)驗(yàn)后，須對照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容寫出數(shù)據(jù)總結(jié)并對電機(jī)試驗(yàn)加以小結(jié)。(1) 單步運(yùn)行狀態(tài) ：步矩角(2) 角位移和脈沖數(shù) （步數(shù)）關(guān)系(3) 空載最高連續(xù)工作頻率(4) 平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率的特性n=f （ f）六、思考題1、影響步進(jìn)電機(jī)步距的因素有哪些？對實(shí)驗(yàn)用步進(jìn)電機(jī)，采用何種方法步距最??？2、平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率的關(guān)系怎樣？為什么特別強(qiáng)調(diào)是平均轉(zhuǎn)速？七、注意事項(xiàng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中控制信號部分電源和功放部分電源是不同的,絕不能將電機(jī)繞組接至控制信號部分的端子上,或?qū)⒖刂菩盘柌糠侄俗雍碗姍C(jī)繞

5、組部分端子以任何形式連接。.下載可編輯 .實(shí)驗(yàn)二直流伺服電動機(jī)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆罩绷魉欧妱訖C(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的測量方法。二、預(yù)習(xí)要點(diǎn)1、分析掌握直流伺服電動機(jī)的運(yùn)行原理。2、如何測量直流伺服電動機(jī)的機(jī)電時間常數(shù)，并求傳遞函數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1、測直流伺服電動機(jī)的機(jī)械特性T=f （n ）。2、測直流伺服電動機(jī)的調(diào)節(jié)特性n=f （ Ua ）。四、實(shí)驗(yàn)方法1 、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號型 號名稱數(shù) 量備 注1DD03導(dǎo)軌 、測速發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)速表1 件2DJ15直流并勵電動機(jī) (也可用 DJ25)1 件作直流伺服電動機(jī)3DJ23校正直流測功機(jī)1 件4D31直流電壓 、毫安 、安培表2 件5D41三相可調(diào)電阻器1

6、 件6D44可調(diào)電阻器 、電容器1 件7D42三相可調(diào)電阻器1 件8D51波形測試及開關(guān)板1 件.下載可編輯 .9記憶示波器1 件另購2 、屏上掛件排列順序D31 、 D42 、 D51 、 D31 、 D44 、 D413 、用伏安法測直流伺服電動機(jī)電樞的直流電阻+RV 源0電VM22 樞電-AS圖 7-5 測電樞繞組直流電阻接線圖(1) 按圖 7-5 接線 ，電阻 R 用 D44 上 1800 和 180 串聯(lián)共 1980 阻值 ， A 表選用D31 量程選用5A 檔，開關(guān) S 選用 D51 。(2) 經(jīng)檢查無誤后接通電樞電源，并調(diào)至220V ，合上開關(guān)S，調(diào)節(jié) R 使電樞電流達(dá)到0.2A

7、 ，迅速測取電機(jī)電樞兩端電壓U 和電流 I ，再將電機(jī)軸分別旋轉(zhuǎn)三分之一周和三分之二周。同樣測取 U、 I，記錄于表7-14 中，取三次的平均值作為實(shí)際冷態(tài)電阻。表 7-14序號U（ V）I（ A）Ra （）Raref （）(3) 計算基準(zhǔn)工作溫度時的電樞電阻由實(shí)驗(yàn)直接測得電樞繞組電阻值，此值為實(shí)際冷態(tài)電阻值，冷態(tài)溫度為室溫，按下式換算到基準(zhǔn)工作溫度時的電樞繞組電阻值。.下載可編輯 .235RarefRa235.refa式中 ：Raref 換算到基準(zhǔn)工作溫度時電樞繞組電阻，（）Ra 電樞繞組的實(shí)際冷態(tài)電阻，（）ref 基準(zhǔn)工作溫度，對于 E 級絕緣為 75 a 實(shí)際冷態(tài)時電樞繞組溫度，（）4、

8、 測取直流伺服電動機(jī)的機(jī)械特性+勵磁電源220V 組組繞I f2 A 2繞A 1 I f磁磁勵勵5321R f2JRf 1JDD記憶示波器V 2V 1IF A4A2I aX 2S1 A3A 2R 2S 2R LR 1220V+電樞電源.下載可編輯 .圖 7-6 直流伺服電動機(jī)接線圖（ 1 ）按圖 7-6 接線，圖中 Rf1 選用 D44 上 1800 阻值，Rf2 選用 D42 上 1800 阻值 ，R1選用 D41 上 6 只 90 串聯(lián)共 540 阻值 ， R2 選用 D44 上 180 阻值采用分壓器接法， RL選用 D42 上 1800 加上 900 并聯(lián) 900 共 2250 阻值

9、，開關(guān) S1 選用 D51 ， S2 選用 D44 ，A1 、A3 選用兩只D31 上 200mA 檔，A2 、 A4 選用 D31 上安培表 。（ 2 ）把 Rf1 調(diào)至最小 ，R1、R2、 RL調(diào)至最大 ，開關(guān) S1、 S2 打開 ，先接通勵磁電源 ，再接通電樞電源并調(diào)至 220V ，電機(jī)運(yùn)行后把 R1 調(diào)至最小 。（ 3 ）合上開關(guān) S1，調(diào)節(jié)校正直流測功機(jī) DJ23 勵磁電流 If2=100mA 校正值不變 （如果是 DJ25 則取 If2=50mA ）。 逐漸減小 RL 阻值（注：先調(diào) 1800 阻值 ，調(diào)到最小后用導(dǎo)線短接 ），并增大Rf1 阻值，使 n=nN=1600r/min，

10、 Ia=IN=1.2A，U=UN=220V，此時電機(jī)勵磁電流為額定勵磁電流。（4 ）保持此額定電流不變，逐漸增加RL 阻值，從額定負(fù)載到空載（斷開開關(guān) S1），測取其機(jī)械特性n=f （ T），其中 T 可由 IF 從校正曲線查出，記錄 n 、Ia、IF7-8 組于表 7-15中。表 7-15U=U N =220VIf2 =mAIf=I fN =mAn(r/min)Ia(A)IF(A)T(N.m)（5 ）調(diào)節(jié)電樞電壓為U=160V ，調(diào)節(jié) Rf1，保持電動機(jī)勵磁電流的額定電流If=I fN，減小 RL 阻值，使 Ia=1A ，再增大L 阻值 ，一直到空載 ，其間記錄7-8 組于表 7-16中。R

11、表 7-16U=160VIf2 =mAIf=I fN =mAn(r/min).下載可編輯 .Ia(A)IF(A)T(N.m)（6 ）調(diào)節(jié)電樞電壓為U=110V ，保持 If=I fN 不變 ，減小 RL 阻值 ，使 Ia=0.8A ，再增大RL 阻值，一直到空載 ，其間記錄7-8 組于表 7-17 中 。表 7-17U=110VIf2=mAIf=I fN =mAn(r/min)Ia(A)IF(A)T(N.m)五、實(shí)驗(yàn)報告1、由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求得電機(jī)參數(shù)： Raref 、 Ke、 KTRaref 直流伺服電動機(jī)的電樞電阻U aNKen030 電勢常數(shù)KTK e 轉(zhuǎn)矩常數(shù)2、由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出直流伺服電動機(jī)

12、的三條機(jī)械特性曲線。.下載可編輯 .實(shí)驗(yàn)三 工業(yè)機(jī)器人認(rèn)知實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解 UR5型工業(yè)機(jī)器人的功能、特點(diǎn) 、適用領(lǐng)域 ；2、了解 UR5型工業(yè)機(jī)器人的一般設(shè)置方法和簡單操作過程。二、實(shí)驗(yàn)說明工業(yè)機(jī)器人是一種典型的機(jī)電一體化設(shè)備，并且廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域。丹麥 Universal Robots公司生產(chǎn)的UR5 型機(jī)器人是一種是一種小型、輕便 、易用的機(jī)器人 ，在財力 、人力和技術(shù)等方面具有顯著優(yōu)勢。它最大的亮點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)協(xié)作 人與機(jī)器人的安全合作，能夠讓員工安全地與機(jī)器人近距離一起工作。圖 1 、UR5 工業(yè)機(jī)器人示意圖本次實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生現(xiàn)場觀摩UR5 機(jī)器人的使用過程，了解其

13、特點(diǎn)及一般使用方法，以增強(qiáng)學(xué)生對工業(yè)機(jī)器人的了解。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟實(shí)驗(yàn)過程如后附圖所示，具體步驟如下所示：1） 連接控制箱電源，確保機(jī)器人周邊沒有障礙物體及人員；2） 取機(jī)器人配套平板顯示器，按右上方圓鍵開機(jī)（圖 2）；3） 進(jìn)入初始化界面（圖 3）， 按住 開 鍵 ，機(jī)器人開始初始化并自行校正，直至六個關(guān)節(jié)全部顯示正常后再松開；.下載可編輯 .4） 進(jìn)入機(jī)器人操作主界面（圖 4）， 點(diǎn)擊 為機(jī)器人編程，并選擇 安裝設(shè)置 頁，進(jìn)入TCP 位置設(shè)置頁面（圖 5）。 TCP 指的是機(jī)器人末端執(zhí)行器，依工作類型不同而各異，可能是夾爪也可能是焊槍，尺寸不同 。 TCP 初始坐標(biāo)系原點(diǎn)為末端關(guān)節(jié)的中心

14、點(diǎn)，當(dāng)安裝工具后 ，應(yīng)把原點(diǎn)設(shè)在工具末端位置，其值由X,Y,Z 三個參數(shù)決定 。 本次實(shí)驗(yàn)設(shè)定Z=200mm,X， Y 都為 0 。設(shè)置好后 ，點(diǎn)擊 更改運(yùn)動 和 更改圖形 兩個按鍵使之生效 。5） 進(jìn)入 移動 頁面 ，按各個方向按鍵，觀察機(jī)器人整機(jī)動作和各關(guān)節(jié)的運(yùn)動情況，觀測關(guān)節(jié)移動的角度數(shù)值。調(diào)節(jié)速度值 ，觀測運(yùn)動變化情況。6） 點(diǎn)擊平板顯示器背后上方按鈕，這時機(jī)器人進(jìn)入示教模式，可以用手拖動機(jī)械臂移動到任何位置 ，觀測關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角變化，松開示教按鈕后則不能再拖動機(jī)械臂。7） 演示例程 ，示范 UR5 機(jī)器人的實(shí)用價值和能力，學(xué)生自行操作加強(qiáng)印象。四、操作示意圖圖 2 、開機(jī)上電過程.下載可編

15、輯 .圖 3、開機(jī)后初始化機(jī)器人圖 4 、開機(jī)初始化后操作主界面.下載可編輯 .圖 5、設(shè)定末端執(zhí)行器圖 6、機(jī)器人手動操作界面.下載可編輯 .實(shí)驗(yàn)四 工業(yè)機(jī)器人編程實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?：學(xué)習(xí) UR5 型工業(yè)機(jī)器人的編程方法實(shí)驗(yàn)步驟 ：1)進(jìn)入 程序 頁面 ，點(diǎn)擊 空程序 按鈕 ，進(jìn)入程序編制頁面，左方為機(jī)器人樹形程序，右方為可選擇主要指令 。2)點(diǎn)擊 移動 鍵建立第一條移動指令 ，在右上方選擇移動類型。 MOVJ指令是在不同定義路點(diǎn)之間按默認(rèn)最簡單路徑運(yùn)行，路徑可能是弧線； MOVL 指令使得機(jī)器人末端 TCP 只能在路點(diǎn)之間沿直線運(yùn)動。3)為移動指令添加路點(diǎn) ，可以用坐標(biāo)值 、 增量值來設(shè)定路點(diǎn)，也可以按住示教按鈕后拖動機(jī)械臂到預(yù)期位置 ，松開示教按鈕即可將該位置記錄為一個路點(diǎn)。4) 選取路點(diǎn)類型為 可變位置 ，此時可以用變量來設(shè)置路點(diǎn)，變量可以是絕對坐標(biāo)值，以 px,y,z,rx,ry,rz 方式定義 ，也可以是沿各個坐標(biāo)軸的增量值。