机电一体化系统设计实验报告样例.doc

.第 组 西华大学实验报告（理工类）开课学院及实验室：机械学院 机械工程专业实验中心 实验时间 ： 2018年 4 月 27 日学 生 姓 名胡海学 号3120150106406成 绩学生所在学院机械工程与自动化学院年级/专业/班15级机械电子4班课 程 名 称机电一体化系统设计课 程 代 码实验项目名称ABB机器人结构及工作过程项 目 代 码指 导 教 师宋春华项 目 学 分一、实验目的1、 了解ABB机器有由哪些部分组成以及各个部分的主要功能；2、 了解机器人统所使用的各种传感器及其工作原理；3、 了解机器人系统的各种执行机构。二、实验原理模拟生产现场的机器人工作过程系统三、实验设备、仪器及材料ABB机器人系统一套四、实验步骤现场讲解、演示五、实验过程记录(画出机器人系统结构框图，并简单说明各个部分的主要功能) 机器人控制系统的组成1、控制计算机：控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32位、64位等如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。2、示教盒：示教机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作，拥有自己独立的CPU以及存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。3、操作面板：由各种操作按键、状态指示灯构成，只完成基本功能操作。4、硬盘和软盘存储存：储机器人工作程序的外围存储器。5、数字和模拟量输入输出：各种状态和控制命令的输入或输出。6、打印机接口：记录需要输出的各种信息。7、传感器接口：用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制，一般为力觉、触觉和视觉传感器。8、轴控制器：完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。9、辅助设备控制：用于和机器人配合的辅助设备控制，如手爪变位器等。10、通信接口：实现机器人和其他设备的信息交换，一般有串行接口、并行接口等。11、网络接口1）Ethernet接口：可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC通信，数据传输速率高达10Mbit/s，可直接在PC上用windows库函数进行应用程序编程之后，支持TCP/IP通信协议，通过Ethernet接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。2）Fieldbus接口：支持多种流行的现场总线规格，如Devicenet、ABRemoteI/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET等。三、工业机器人控制系统分类1、程序控制系统：给每一个自由度施加一定规律的控制作用，机器人就可实现要求的空间轨迹。2、自适应控制系统：当外界条件变化时，为保证所要求的品质或为了随着经验的积累而自行改善控制品质，其过程是基于操作机的状态和伺服误差的观察，再调整非线性模型的参数，一直到误差消失为止。这种系统的结构和参数能随时间和条件自动改变。3、人工智能系统：事先无法编制运动程序，而是要求在运动过程中根据所获得的周围状态信息，实时确定控制作用。4、点位式：要求机器人准确控制末端执行器的位姿，而与路径无关。5、轨迹式：要求机器人按示教的轨迹和速度运动。6、控制总线：国际标准总线控制系统。采用国际标准总线作为控制系统的控制总线，如VME、MULTI-bus、STD-bus、PC-bus。7、自定义总线控制系统：由生产厂家自行定义使用的总线作为控制系统总线。8、编程方式：物理设置编程系统。由操作者设置固定的限位开关，实现起动，停车的程序操作，只能用于简单的拾起和放置作业。9、在线编程：通过人的示教来完成操作信息的记忆过程编程方式，包括直接示教模拟示教和示教盒示教。10、离线编程：不对实际作业的机器人直接示教，而是脱离实际作业环境，示教程序，通过使用高级机器人，编程语言，远程式离线生成机器人作业轨迹。四、机器人控制系统结构机器人控制系统按其控制方式可分为三类。1）集中控制系统（CentralizedControlSystem）：用一台计算机实现全部控制功能，结构简单，成本低，但实时性差，难以扩展，在早期的机器人中常采用这种结构，其构成框图，如图2所示。基于PC的集中控制系统里，充分利用了PC资源开放性的特点，可以实现很好的开放性：多种控制卡，传感器设备等都可以通过标准PCI插槽或通过标准串口、并口集成到控制系统中。集中式控制系统的优点是：硬件成本较低，便于信息的采集和分析，易于实现系统的最优控制，整体性与协调性较好，基于PC的系统硬件扩展较为方便。其缺点也显而易见：系统控制缺乏灵活性，控制危险容易集中，一旦出现故障，其影响面广，后果严重；由于工业机器人的实时性要求很高，当系统进行大量数据计算，会降低系统实时性，系统对多任务的响应能力也会与系统的实时性相