西农 机电一体化实习报告.docx

评阅机电一体化综合训练实习报告姓名： 学号： 专业班级： 实验指导教师： 李星恕、李卫、郭红利、侯俊才 西北农林科技大学机械与电子工程学院2015年7月一、蔬菜移栽机1、蔬菜移栽机研究意义和现状我国是世界蔬菜生产大国，随着农村产业结构的调整和蔬菜产业的发展，国家对高效设施农业的发展越来越重视，对蔬菜生产机械的需求日益迫切。而蔬菜移栽机械化作业对于提高秧苗移栽质量、提高劳动生产率以及减轻农民劳动强度具有重要意义。近年来，设施蔬菜生产已经遍布全国各地，蔬菜育苗工作取得重大突破，灌溉和植保技术突飞猛进，但是，蔬菜移栽机械化进展缓慢。而手工移栽是仅次于收获作业的一项劳动强度非常大的劳动。实现蔬菜移栽机械化已成为农业生产的迫切需要。我国旱地栽植机械的研究始于20世纪50年代末60年代初。20世纪70年代开始研制裸根苗移栽机械，80年代研制成半机械化蔬菜栽植机。但是，这些机具由于与育苗方式不配套或不能满足蔬菜栽植的农艺要求等原因而没有得到推广应用。近几年来，随着育苗技术的发展以及劳动力成本的上升，推动了移栽机械的研制开发工作。目前，国内已经研制开发出钳夹式、链夹式、挠性圆盘式、吊杯式、导苗管式等各型移栽机。接下来以久保田蔬菜移栽机为例进行介绍。2、久保田蔬菜移栽机的结构日本株式会社久保田（KUBOTA）是个百年企业，迄今已有120年的历史。现在，通过水道用铁管、农业机械和环境设施等各种产品，在完善现代供排水系统、提高粮食产量和减轻劳动强度以及人类和环境的和谐共处等方面，为人们的生活和社会的发展做出了广泛的贡献。久保田将本着“通过提供人类生活的基础产品、技术和服务，为社会的发展和保护地球环境做贡献”的经营理念，进行全球性的事业拓展，以解决“粮食”“水”“环境”这一世界性的课题。本次实习研究的是久保田蔬菜移栽机，该机器主要由投苗杯、接苗杯、开沟器和镇压轮等机构组成。该机器设备的机械结构如下图：3、蔬菜移栽机的工作原理该机具主要适合移栽钵体苗，为自走式。由汽油发动机提供动力源，通过行走齿轮箱变速机构提供行走所需要的动力，输出动力至移栽齿轮箱和投苗机构，分别完成秧苗输送和移栽两组动作。秧苗输送由人工完成。秧苗由坐在座椅上的人手工放入投苗杯中。投苗杯由传动轴带动旋转，配合上下运动的接苗杯完成移栽的工作。移栽动作主要是采用平行四杆连杆机构带动鸭嘴式开沟器，完成打洞、投苗、移栽、覆土、镇压等移栽项目，该机器左右对称，可以同时交替移栽两行蔬菜，具有回转半径小、结构简单、操作灵活等特点，适合小地块大棚内蔬菜的移栽作业。调整吊杯运动时问，控制其运动轨迹，精确的控制吊杯开合点，才能保证秧苗准确地投入吊杯所打的洞中，更不会将苗体带出穴外，从而保证了秧苗的移栽质量。该蔬菜移栽机属于一种半自动化移栽机，不但适用于蔬菜的移栽，还可适用于烟草、油菜、棉花等多种作物的移栽作业，采用平行四杆连杆式移栽器，具有打洞、植苗、覆土、镇压等功能，结构新颖、适用范围广。机具整体结构紧凑、使用维修方便、秧苗直立度好，栽植株距准确，喂苗送苗稳定可靠。4、总结通过对蔬菜移栽机的了解研究，比较透彻的明白了它的工作原理，了解了它结构的精巧性，和控制的多样性。同时也被它高昂的价格震惊。目前国内的机器还没有达到日本机器的精度和耐用性，这就需要我们更加深入的研究蔬菜移栽机的原理和机构，对各个部件的结构尺寸做到细致透彻的掌握，只有这样才能制造出自己的蔬菜移栽机，制造出中国的高水平的农业机械。这是我们的责任，对我们来说任重道远。二、两自由度机械臂控制系统实习1、实习设备硬件：GRB 2002机械臂系统一套、PC 机一台、GT-400-SG-PCI/ISA 型四轴脉冲型开环运动控制卡、GCB-100两轴驱动电气箱、彩色显示器、鼠标。软件：Windows XP操作系统、 运动控制器Windows驱动程序和运动控制动态连接库、机器人图形示教和语言编程软件。2、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。 3、机械传动部分的结构形式二自由度机械臂只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。4、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。.5、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。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。 6、 机构运动示意图 在PC机的控制下，程序通过一轴编码器、二轴编码器，分别驱动交流伺服电机、步进电机工作，再通过谐波齿轮减速器驱动大小机械臂转动，小机械臂带动画笔工作，当画笔间断工作时，电磁铁便工作，提起画笔，最终完成所做的任务。7、 机械臂控制系统电器控制部分的主要器件,控制系统框图及各部件的主要功能、型号及参数。机械臂控制系统电器控制部分的主要器件有PC机、GT-400-SG 运动控制卡、伺服驱动器、增量式光电编码器、交流伺服电机。（1） PC机。功能是发出位置和轨迹指令,负责人机界面的管理和其它管理工作。（2） 运动控制卡。运动控制卡接收PC机发出的位置和轨迹指令，进行规划处理，转化成伺服驱动器可以接收的指令格式，发给伺服驱动器。其型号为GT-400-SG-PCI/ISA。特点：四轴最小插补周期为200微秒，单轴点位运动最小控制周期为25微秒，运动方式：单轴点位运动、直线插补、圆弧插补、速度控制、手脉输入、电子齿轮，可编程梯形曲线规划和S曲线规划，在线刷新运动控制参数 所有计算参数和轨迹规划参数均为32位 用户可定义坐标系，便于编程 。（3） 伺服驱动器。将变频信号源（微机或数控装置等）送来的脉冲信号及方向信号按要求的配电方式自动地循环供给电动机各相绕组，以驱动电动机转子正反向旋转。（4） 增量式光电编码器。测出被测轴的相对转角和转动方向，并发出脉冲信号。特点：增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，其计数起点任 意设定，可实现多圈无限累加和测量。编码器轴转一圈会输出固定的脉冲，脉冲数由编码器光栅的线数决定。参数如下：（5） 交流伺服电机。为系统提供驱动动力，其型号为松下交流伺服电动机。（6） 光电开关传感器。光电开关是由发射器、接收器和检测电路三部分组成。发射器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于发光二极管（LED）和激光二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。受脉冲调制的光束辐射强度在发射中经过多次选择，朝着目标不间接地运行。接收器有光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面的是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。8、控制系统框图如图所示：9、绘图程序设计（1）同心圆7VAR float i; float r; float x; float y; float a,b; float c,d; float p; BEGIN i=0; p=3.1415926535384626; a=sin(30*p/180); b=sin(60*p/180); r=10; x=160; y=40+30/b; MoveTo(x+r,y); while(i=360) c=x+r*cos(i*p/180); d=y-r*sin(i*p/180); LineTo(c,d); i=i+1; i=0; r=20; x=160; y=40+30/b; MoveTo(x+r,y); while(i=360) c=x+r*cos(i*p/180); d=y-r*sin(i*p/180); LineTo(c,d); i=i+1;END1（2）六瓣花VAR float i; float r; float x; float y; float a,b; float c,d; float p; BEGIN i=0; p=3.1415926535384626; a=sin(30*p/180); b=sin(60*p/180); r=30/b; x=160; y=40+30/b; MoveTo(x+r,y); while(i=360) c=x+r*cos(i*p/180); d=y-r*sin(i*p/180); LineTo(c,d); i=i+1; MoveTo(160,40); LineTo(120+60*a,40+60/b-60*b); LineTo(100+60*a,40+60/b-60*b); LineTo(110+60*a,40+60/b-40*b); LineTo(100+60*a,40+60*b); LineTo(120+60*a,40+60*b); LineTo(160,40+60/b); LineTo(140+60*a,40+60*b); LineTo(160+60*a,40+60*b); LineTo(150+60*a,40+60/b-40*b); LineTo(160+60*a,40+60/b-60*b); LineTo(140+60*a,40+60/b-60*b); LineTo(160,40); MoveTo(120+60*a,40+60/b-60*b); LineTo(120+60*a,40+60*b); LineTo(150+60*a,40+60/b-40*b); LineTo(120+60*a,40+60/b-60*b); MoveTo(140+60*a,40+60/b-60*b); LineTo(110+60*a,40+60/b-40*b); LineTo(140+60*a,40+60*b); LineTo(140+60*a,40+60/b-60*b); i=0; p=3.1415926535384626; a=sin(30*p/180); b=sin(60*p/180); r=6; x=160; y=40+30/b; while(i=360) MoveTo(x,y); c=x+r*cos(i*p/180); d=y-r*sin(i*p/180); LineTo(c,d); i=i+1;END（3）衣服VAR float i; float r; float x; float y; float a,b; float c,d; float p; BEGIN i=240; p=3.1415926535384626; a=sin(30*p/180); b=sin(60*p/180); r=120; x=120; y=10-120*b; MoveTo(60,10);LineTo(9,61);LineTo(42,118);LineTo(57,109);LineTo(57,235);LineTo(183,235);LineTo(183,109);LineTo(198,118);LineTo(231,61);LineTo(180,10);LineTo(60,10);MoveTo(60,10); while(i=300) c=x+r*cos(i*p/180); d=y-r*sin(i*p/180); LineTo(c,d); i=i+1;MoveTo(57,53);LineTo(57,85);LineTo(77,85); r=6; x=85; y=59; i=0; MoveTo(91,59);while(i=180) c=x+r*cos(i*p/180); d=y-r*sin(i*p/180); LineTo(c,d); i=i+1;MoveTo(79,59);LineTo(79,79);MoveTo(79,79);i=180;x=85; y=79;while(i=360) c=x+r*cos(i*p/180); d=y-r*sin(i*p/180); LineTo(c,d); i=i+1;MoveTo(91,79);LineTo(91,59);MoveTo(93,53);LineTo(105,85);LineTo(117,53);MoveTo(139,53);LineTo(119,53);LineTo(119,85);LineTo(139,85);MoveTo(119,69);LineTo(139,69);MoveTo(141,85);LineTo(169,85);MoveTo(171,53);LineTo(171,79);MoveTo(171,79);i=180;x=177; y=79;while(i50)&(eye165) /停止、闪警示灯 MFSetServoPos(1,924,100); MFSetServoPos(2,61,100); MFSetServoPos(3,737,100); MFSetServoPos(4,441,100); MFSetServoPos(5,962,100); MFSetServoPos(6,901,100); MFSetServoPos(7,507,100); MFSetServoPos(8,774,100); MFSetServoPos(9,286,100); MFSetServoRotaSpd(10,0); MFSetServoPos(11,713,100); MFSetServoRotaSpd(12,0); MFSetServoPos(13,291,100); MFSetServoRotaSpd(14,0); MFSetServoPos(15,113,100); MFSetServoRotaSpd(16,0); MFServoAction(); MFDigiOutput(1,0); MFDigiOutput(2,0); DelayMS(1000); MFDigiOutput(1,1); MFDigiOutput(2,1); DelayMS(1000); MFDigiOutput(1,0); MFDigiOutput(2,0); DelayMS(1000); /行进敬礼 MFSetServoPos(1,924,100); MFSetServoPos(2,61,100); MFSetServoPos(3,737,100); MFSetServoPos(4,441,100); 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