机电一体化实习

目录

一、 机械臂实习报告 ............................................. 1

1. 实习目的 ..................................................... 1

2. 实习任务及要求 ............................................... 1 3. 实习内容 ..................................................... 1 4.实习成果 ...................................................... 3 5.实习体会 ...................................................... 5

二、 模拟生产线实习报告 ......................................... 5

1. 实习目的 ..................................................... 5 2.实习任务及要求 ................................................ 6 3.实习内容 ...................................................... 6 4. 实习体会 ..................................................... 7

三、 机器人组装实习报告 ......................................... 7

1. 实习目的 ..................................................... 7 2.实习任务及要求 ................................................ 7 3.实习内容 ...................................................... 7 4.实习成果 ..................................................... 10 5.实习体会 ..................................................... 12

四、 实习总结 ................................................... 12 五、 展望 ........................................................ 12

机电一体化综合实习报告

一、 机械臂实习报告

1. 实习目的

1) 学习机电控制技术，了解机电一体化设备的基本结构，控制方式和工业机器人的基

本控制原理。

2) 学习研究系统基础硬件构成。了解各部件名称、功能、选型依据和使用方法。了解

网络系统配置及操作特点。 3) 学习研究系统基础软件，了解控制软件平台，了解示教再现控制方式及其演示软件。

学习对机器人控制中两种坐标空间运动模式的操作设计。

4) 通过机械臂的操作使用，了解部分控制器件的功能、使用方法和基本控制原理。了

解机械臂素描绘图控制的图像处理技术。

5) 通过编程训练，学习工业机器人控制绘图语言的基本编程方法，了解机械臂绘图的

基本算法。

2. 实习任务及要求

1) 测定机械臂结构，描述机械传动部分的结构形式、运动模式及减速器的结构原理。

绘出机构运动示意图。

2) 了解机械臂控制系统电器控制部分的主要器件,绘制控制系统框图.标注各部件的主

要功能、型号及参数。

3) 学习使用鼠标、手写板和摄像头控制机械臂绘制图案文字和素描肖像。 4) 学习编写控制程序。设计绘图程序，控制机械臂绘出实际图形。

3. 实习内容

1）测定机械臂结构

GRB200机器人关节1长度200mm,运动范围± 100°，关节2 连杆长度150mm,运动范围±50°。

2）机械传动部分的结构形式

二自由度机械臂有两个旋转运动关节，在第二个旋转运动关节的末端安装了 笔和笔架便于验证机械臂末端的运动轨迹，主要使用交流伺服电机和谐波减速器驱动，交流伺服电机运转平稳，输出力矩恒定，过载能力强，加速性能好，可以取得很高的控制精度，交流伺服电机轴后端带有标准2500线增量式光电编码器，控制精度远高于步进电机。

3）机械传动部分的运动模式

机器人的空间坐标直接由各个关节的坐标来确定，所有关节变量构成一个关节矢量。所有关节矢量构成的空间称为关节坐标空间。因此关节坐标空间运动就是直接操作各个关节的来完成机器人动作的运动。. 4）机械传动部分减速器的结构原理

谐波减速传动是一种依靠齿轮的弹性变形运动来达到传动目的的新型传动方式，它

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具有重量轻、结构简单、传动比大、承载力强、运转平稳和运动精度高等特点。谐波减速传动的工作原理：

谐波传动包括三个基本构件：波发生器、柔轮、刚轮。三个构件可任意固定一个，其余两个一为主动、一为从动，可实现减速或增速（固定传动比），也可变换成两个输入，一个输出，组成差动传动。

当刚轮固定，波发生器为主动，柔轮为从动时：柔轮在椭圆凸轮作用下产生变形，在波发生器长轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿完全啮合；在短轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿完全脱开；在波发生器长轴与短轴的区间，柔轮轮齿与刚轮轮齿有的处于半啮合状态，称为啮入；有的则逐渐退出啮合处于半脱开状态，称 为啮出。由于波发生器的连续转动，使得啮入、完全啮合、啮出、完全脱开这四种情况依次变化，循环不已。

谐波发生器在柔轮内转动时，迫使柔轮产生连续的弹性变形，此时波发生器的连续转动，就使柔轮齿的啮入—啮合—啮出—脱开这四种状态循环往复不断地改变各自原来的啮合状态。这种现象称之错齿运动，正是这一错齿运动，作为减速器就可将输入的高速转动变为输出的低速转动。

5）机构运动示意图

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4. 实习成果

绘制图形程序如下： 受力分析图

VAR float p; float x; float y; float a; float b; float r; float r1; BEGIN

p=3.1415926; x=250; y=200; r=200;

MoveTo(x,y);

a=x+r*cos(180*p/180);

b=y-r*sin(180*p/180);

LineTo(a,b); MoveTo(x,y);

a=x+r*cos(165*p/180);

b=y-r*sin(165*p/180);

LineTo(a,b); r=80;

a=x+r*cos(165*p/180);

b=y-r*sin(165*p/180);

MoveTo(a,b); x=a; y=b; r=30;

a=x+r*cos(75*p/180);

b=y-r*sin(75*p/180);

LineTo(a,b); r=40;

a=x+r*cos(165*p/180);

b=y-r*sin(165*p/180);

MoveTo(a,b); x=a; y=b; r=30;

a=x+r*cos(75*p/180);

b=y-r*sin(75*p/180);

LineTo(a,b); x=a; y=b; r=40;

a=x+r*cos(345*p/180);

b=y-r*sin(345*p/180);

LineTo(a,b); x=250; y=200;

MoveTo(x,y); r=100;

a=x+r*cos(165*p/180);

b=y-r*sin(165*p/180); x=a; y=b;

MoveTo(x,y);

r=15;

a=x+r*cos(75*p/180);

b=y-r*sin(75*p/180); x=a; y=b;

MoveTo(x,y); y=y+60; LineTo(x,y); r=10;

a=x+r*cos(60*p/180);

b=y-r*sin(60*p/180);

LineTo(a,b); MoveTo(x,y); r=10;

a=x+r*cos(120*p/180);

b=y-r*sin(120*p/180);

LineTo(a,b); y=y-60;

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MoveTo(x,y); a=x+r*cos(300*p/18r=15;

r=60;

0);

a=x+r*cos(75*p/180a=x+r*cos(75*p/180b=y-r*sin(300*p/18);

);

0);

b=y-r*sin(75*p/180)b=y-r*sin(75*p/180)LineTo(a,b); ; ;

x=250; x=a; LineTo(a,b); y=200;

y=b;

x=a; MoveTo(x,y); MoveTo(x,y); y=b; r=100;

r=60;

r=10;

a=x+r*cos(165*p/18a=x+r*cos(165*p/18a=x+r*cos(210*p/180);

0);

0);

b=y-r*sin(165*p/18b=y-r*sin(165*p/18b=y-r*sin(210*p/180); 0);

0);

x=a; LineTo(a,b); LineTo(a,b); y=b;

x=a; MoveTo(x,y); MoveTo(x,y);

y=b;

荷花图

i=i+1; VAR b=y-r*sin(i*p/180); } float i; LineTo(a,b); x=a; float r; i=i+1; y=b; float x; } a=x+r*cos(60*p/180 float y; x=x+r; ); float a,b; a=x+r*cos(120*p/18b=y-r*sin(60*p/180) float p; 0); ; BEGIN b=y-r*sin(120*p/18 MoveTo(a,b); i=0; 0); i=60; p=3.1415926; MoveTo(a,b); while(i<=180) r=100; i=120; { x=160; while(i<=240) y=120; { a=x+r*cos(i*p/180); MoveTo(x+r,y); while(i<=360) a=x+r*cos(i*p/180); b=y-r*sin(i*p/180); { LineTo(a,b); b=y-r*sin(i*p/180); i=i+1; a=x+r*cos(i*p/180); LineTo(a,b); }

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r=10;

a=x+r*cos(30*p/180);

b=y-r*sin(30*p/180);

LineTo(a,b); MoveTo(x,y); r=10;

a=x+r*cos(310*p/180);

b=y-r*sin(310*p/180);

LineTo(a,b); END

x=a;

y=b; a=x+r*cos(0*p/180); b=y-r*sin(0*p/180); MoveTo(a,b); i=0; while(i<=120) { a=x+r*cos(i*p/180); b=y-r*sin(i*p/180); LineTo(a,b); i=i+1; } x=a; y=b;

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a=x+r*cos(300*p/18 } { 0); b=y-r*sin(i*p/180); b=y-r*sin(300*p/18x=a; LineTo(a,b); a=x+r*cos(i*p/180); 0); y=b; i=i+1; MoveTo(a,b); a=x+r*cos(240*p/18 } b=y-r*sin(i*p/180); i=300; 0); x=a; LineTo(a,b); while(i<=420) b=y-r*sin(240*p/18 y=b; i=i+1; { 0); a=x+r*cos(180*p/18 } MoveTo(a,b); 0); END a=x+r*cos(i*p/180); i=240; b=y-r*sin(180*p/18 while(i<=360 ) 0); b=y-r*sin(i*p/180); { MoveTo(a,b); LineTo(a,b); i=180; i=i+1; a=x+r*cos(i*p/180); while(i<=300)

5. 实习体会

通过三天的机械臂实习，学会了用RobotDraw软件编写图形程序，虽然有些图形可以用简单的语言编绘出来，但是有些程序如果使用循环来做，可以大大的节约时间和缩短程序的长度。上面的梅花图本来可以用循环来做的，但是由于前面没有找到规律，所以就一笔一笔地将程序写完，最后答辩的时候才发现可以用循环来做。此次实习给我的印象最深刻的就是通过优化程序可以节约很多时间，因此以后编程的时候一定要注意程序的优化处理。

二、 模拟生产线实习报告

1. 实习目的

通过对模块生产系统的实际参观、操作、测绘、制图、编程设计和运行工作，使我们掌握模块生产系统各部分的功能、结构、工作原理和设计方法。模块生产系统的设计训练是综合性的系统工程设计，是机械、气压和电子技术各专业协同合作的结晶，也是培养同学们团队精神的训练。

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2. 实习任务及要求

1） 通过实际操作，熟知机电一体化系统的基本结构要素，了解机电一体化的相关技术。 2 ）剖析模块生产系统中各机械部分的工作原理及功能、机械结构和传动方式,绘制工作原理图、主要部件图及其装配图，并在此基础上加以改进。

3 ）剖析模块生产系统的气压传动过程，熟悉气压传动的基本元件和回路，绘制各工作站气压传动回路工作原理图，在理论分析的基础上能正确的选择各组成元件；了解各种传感器的基本结构、工作原理、特性及应用。

4）测试、分析模块生产系统的电气控制电路，绘制电路控制原理图和电气控制原理框图。 5）运用可编程序控制器编程软件，核对各站控制程序及控制端口，剖析原设计编程原理，论述控制过程。

6）运用可编程序控制器编程软件，设计新的控制方式，编制新的控制程序并能实现机构的合理运动。

7）剖析模块生产系统的结构和控制程序，论述该设计的优缺点，提出新的设计方案。

3. 实习内容

我负责的部分是第四站（安装站）各机械部分的工作原理及功能、机械结构和传动方式,绘制工作原理图、主要部件图及其装配图。

1）首先我先从其功能分析：

a) 选择安装工作的料仓； b) 将工件从料仓中推出； c) 将工件安装到位。

2）其次从工作原理分析：

a) 本站在接收到前站（加工检测站）的信息后，根据plc给出的控制信号，让气缸一（安装气缸）动作，使滚轮向上运动检测三秒是否到位。若没到位则报警，若是则进行下一步工作。

b) 气缸三（定位气缸）动作使工件处于合理的抓取位。 c) 气缸二（推料气缸）动作使工料位于正确的位置。

d) 气缸一动作下降抓取小工件（真空发生器作用吸盘吸附小工件）并送至第五站（装配站）进行装配将小工件装入大工件中。

3）最后从机械结构和传动方式分析：

机械部分主要运用了绳轮结构和同步带传动，从而构成一个平行四杆机构。

同步带传动是综合了普通带传动和链轮链条传动优点的一种新型传动。它在带的工作

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面及带轮外周上均制有啮合齿，通过带齿与轮齿作啮合传动。为保证带和带轮作无滑差的同步传动，其带采用了承载后无弹性变形的高强力材料，以保证带的节距不变。故它具有传动比准确、传动效率高、能吸振、噪声低、传动平稳、能高速传动、维护保养方便等优点，故作用范围较广。它也有一定的缺点，安装精度要求高、中心距要求严格、具有一定的蠕变性。

4. 实习体会

答辩的时候老师提问吸嘴和什么位置相连，一开始没有准确地定位，后来发现是和气流控制开关相连接，由开关控制气流的导通，从而可以控制吸嘴吸附工料。这个小小的问题都没有注意到，说明自己还不够仔细 ，以后在分析机械结构的时候应该更加仔细一点。

三天时间的模拟生产线实习，相对来说比较枯燥无味，但是其中所蕴含的机械原理知识，气缸知识，plc知识等相当丰富，三天时间来分析是远远不够的，更要求我们充分利用时间，尽可能多的提出问题并作已解答。

三、 机器人组装实习报告

1. 实习目的

通过对机器人各模块的了解，使我们掌握机器人各部分的功能、结构、工作原理和操作方法。

2.实习任务及要求

1）掌握机器人各部分的工作原理，以及各部分的联系。

2）熟练运用Northstar软件，对组装成功的机器人进行编程控制。 3）剖析控制程序，论述设计程序的优缺点，提出新的设计方案。

4）通过实际操作，熟知机电一体化系统的基本结构要素，了解机电一体化的相关技术。

3.实习内容

1）电气连接

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用 RobotSevo Terminal 调试 CDS5500必须有PC机，且调试之前必须建立正确的电气连接。如上图所示，使用博创的多功能调试器的 Servo 模式可以实现 PC 机和 CDS5500 的通讯，您可以查阅多功能调试器的使用说明，以了解更多的使用信息。

2）修改CDS5500的ID号

在 CDS5500 使用过程中，您需要根据所搭建的机器人构型分配每个舵机的 ID，确保整个串行异步总线上没有 ID 雷同的情形出现。如下所示，我们将 ID 为1号CDS5500改为10号。在电气连接正确的前提下，运行 RobotSevo_Terminal.exe，会出现如下界面：

CDS5500 出厂的波特率是 1M，您可根据自己控制器的需要更改波特率，更改后必须记住波特率，在下次查找设备时必须选择更改后的波特率进行查找。

ID 最大范围是 0~254，如果您知道所用 CDS5500 的 ID 范围，缩小范围可缩短查找时间。

正确选择串口号后，点击“开始查找”，当发现左边空白栏里显示您所使用的 CDS5500 的 ID 号后，即可点击“停止”结束查找过程，左侧设备列表会显示当前所查找到的 CDS5500 的 ID。

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然后点击“确定”进入 CDS5500 调试界面，如下图所示：

单击“设备 ID”的空白输入框，将 1 改为 10，“应用”按钮由禁用状态变为可用状态。点击“应用”按钮，如下图所示可以看到设备 ID 号由 1 变为 10，说明修改成功。

CDS5500 断电后 ID 号会自动保存。

波特率、返回值、返回延时设置方法与 ID 设置一样。波特率、返回值的含义请见 CDS5500 用户手册，返回延时目前不可用。 3）操作CDS5500 运行

如下图，点击“操作”属性页，会进入如下控制界面：

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4）配置CDS5500 的参数

如下图，点击“配置”属性页，进入 CDS5500 各种参数配置页面：

4.实习成果

我们小组做的是小车和机械臂相结合的机器人，其功能是行走，走到前方摆放货物的位置停下，机械臂运动，抓取货物，将货物放在一侧的货兜里，然后向后转向，继续前行。

该机器人我们用了11块舵机，小车部分使用4块，机械臂部分使用了7块舵机。经过程序编程、调试、运行，最终我们完成了预期的目标 。

所编程序和最终组装的机器人图片如下：

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5.实习体会

三天的组装、编程机器人，让我学到了很多，对此非常感兴趣，组装完成之后相当有成就感，特别是将程序输入机器人，机器人按照我们预期的方式运行的时候，感觉相当棒。体会最深刻的是编程耗费了大量的时间，编程需要较高的逻辑思维能力，有一点错误就会导致程序的失败，因此我们走了很多弯路，但最后还是成功了。如果我们一开始就思考比较严密，就会节省很多时间，这也是我这次实习所学到的东西。

四、 实习总结

经过九天的机电一体化综合实习，确实学习到很多课本上学不到的知识，虽然有些知识

以前学到过，但是在没见到实物之前，一切都显得比较生疏，实习期间见到了许多传感器、气缸、机械臂、plc装置、各种机构等等。

我们2班实习的顺序是机械臂、生产线和机器人组装实习，三个实习之间有联系，也是循序渐进的：首先学习图形编程，了解机械臂的组成和工作原理；然后就是模拟生产线，各种机械臂进行有条不紊的工作，相互之间合作，进行工件的组装，完成分类排放成品；最后一次是机器人的组装实习，对前面的实习作以总结，以自己学到的知识来实现机器人的运转。

机械臂的实习，我复习了谐波齿轮的知识，了解了机械臂的运动方式，怎样实现的准确定位，怎样实现的提笔和落笔控制等；模拟生产线实习的时候，我复习了许多机械传动的知识，更加详细地学习了平行四杆机构、摆杆、绳轮、带轮的概念及其运动结构；机器人组装实习中，我又学习了编程软件，对编程有了一个更新的认识，然后是传感器等的知识。

此次的实习告诉我们学习不能死读书，不能只读书上表面的东西，只是记住书上讲的理论而已，学习就要搞明白原理，知道为什么会这样，还要知道这些理论和概念会运用在什么场合，要结合实际来学习，在这次实习中就暴露了我们很多的问题，其实这跟我们以前的学习方式有关，好多时候我们是被动的学习，而不是主动地去获取知识。我们的学习缺少了思考这一环节，这才导致我们在机器人组装实习之中遇到很多问题，一旦遇到没有遇见过的问题就容易束手无策。这次机器人的实习给了我很大的触动，我将重新审视我的学习方式。

总的来说，这九天的实习是相当有意义的，我体会到了生产线的生产方式，机械臂的运转和机器人的动作方式，学到了许多，对今后的学习生活一定会有很重要的影响。

五、 展望

此次实习的意义不言而喻，但对于机电一体化实习我有几点看法：

1. 机械臂的实习工作量相对较少，而机器人的实习工作量相对较大，每个项目三天的话，必然会使有些项目比较清闲，有的工作较繁重，因此建议项目的时间可以作一下调整。

2. 对于生产线的实习，我觉得应该没人在家一些内容，一个站只分配一部分学习内容未免显得有些单薄，因此建议多分配一些内容，多了解一些其他站或者是其他方面的知识。比如负责机械部分的同学，可以把整个生产线的机械部分都了解一下，或者是把本站的plc、气动装置、电路部分都掌握一下。

3. 机械臂的实习中可以把那一台闲置不用的机械臂进行拆装实习，可以让学生们对其

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结构更加深刻地理解。

想法不是太成熟，还希望老师能够批评指正。

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