工业机器人应用编程电子教案 任务8.1 旋转供料控单元控制及应用

教案首页授课人：授课班级授课时间项目名称任务8.1旋转供料控单元控制及应用任务描述1.小组讨论，掌握仓储、供料及变位机模块的自定义数据类型及数值。2.小组讨论，认识工业机器人指令，能够根据工作任务要求，编写旋转供料单元的回零程序。3.独立完成通过编程与示教，能够实现根据旋转供料单元控制，编写电机装配程序。授课方式实操教学仿真一体化教学时数6授课方法手段项目教学法：以完成任务为目标来讲解相关知识和技能教学目标知识目标：1．以新发展推动新方法，以新方法解决新问题，实现课程思政的创新发展。2．掌握仓储、供料及变位机模块的自定义数据类型及数值。3.掌握旋转供料单元的控制原理。能力目标：1．能够根据工作任务要求，编写旋转供料单元的回零程序。2.能够根据旋转供料单元控制，编写电机装配程序。教学重点难点重点：1．掌握仓储、供料及变位机模块的自定义数据类型及数值。难点：1．能够根据旋转供料单元控制，编写电机装配程序。教学过程设计

分组，引导学生掌握仓储、供料及变位机模块的自定义数据类型及数值，能够根据旋转供料单元控制，编写电机装配程序、实操示范，完成任务并进行讨论评价作业布置及辅导完成本单元工作任务见职教云中的班级作业课后小结以新发展推动新方法，以新方法解决新问题，实现课程思政的创新发展。本单元关键是熟练使用工业机器人并能够掌握掌握利用位置偏置指令，编写绘图程序。教师备课纸教学过程与内容：任务8.1:旋转供料单元控制及应用一、任务导入旋转供料单元是用来存储或提供电机的装置。旋转供料单元平面均匀排列6个放置电机的位置，底部安装传感装置，当模块将电机旋转至拾取位置时停止，传感器信号反馈至工业机器人，将其拾取并安装于关节底座，完成旋转供料和电机的装配。本任务主要包括以下内容：1.编写旋转供料单元零程序；2.编写工业机器人将电机装配至关节底座的程序二、知识准备1、旋转供料单元旋转供料单元驱动装置主要由步进电机和谐波减速机组成。（1）谐波减速机谐波传动是由美国发明家C.WaltMuusser于上个世纪50年代中期发明创造的。凭借应用金属弹性力学的独创动作原理和仅有3个基本部件（波发生器、柔轮、钢轮）构成的精密控制用减速机。谐波传动具有其他传动所不具备的特点。谐波减速机是一种靠波发生器使柔性齿轮产生可控弹性变形，并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力的齿轮传动。它是利用柔性齿轮产生可控制的弹性变形波，引起刚轮与柔轮的齿间相对错齿来传递动力和运动。这种传动与一般的齿轮传递具有本质上的差别，在啮合理论、集合计算和结构设计方面具有特殊性。谐波齿轮减速机具有高精度、高承载力等优点，和普通减速机相比，由于使用的材料要少50%,其体积及重量至少减少1/3。谐波齿轮减速机在航空、航天、能源、航海、造船、仿生机械、常用军械、机床、仪表、电子设备、矿山治金、交通运输、起重机械、石油化工机械、织机械、农业机械以及医疗器械等方面得到日益广泛的应用，特别是在高动态性能的伺服系统(如工业机器人)中，采用波齿轮传动更显示出其优越性。它传递的功率从几十瓦到几十千瓦，但大功率的谐波齿轮传动多用于短期工作场。谐波速机主要由带有内齿园的刚性齿轮(刚轮)、有外齿圈的柔性齿轮(柔轮)、波发生器三个基本构件组成，其适用于宇航、航空、航海、雷达、光学机械、原子能、机器人、机床、起重运输、化工、轻工等设备的机械传动部位，实现减速、传递运动和动力。如图8-2所示。波发生器是一个杆状部件，其两端装有滚动轴承构成滚轮，与柔轮的内壁相互压紧。柔轮为可产生较大弹性变形的薄壁齿轮，其内孔直径略小于波发生器的总长。波发生器是使柔轮产生可控弹性变形的构件。当波发生器装入柔轮后，迫使柔轮的剖面由原先的圆形变成椭圆形，其长轴两端附近的齿与刚轮的齿完全啮合，而短轴两端附近的齿则与刚轮完全脱开。周长上其他区段的齿处于啮合和脱离的过渡状态。当波发生器沿图示方向连续转动时，柔轮的变形不断改变，使柔轮与刚轮的啮合状态也不断改変，由啮入、啮合、啮出、脱开、再入……，周而复始地进行，从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器H相反方向的缓慢旋转。谐波减速机的特点：①结构简单、体积小、重量轻；②传动比范大；③同时啮合的齿数多；④承载能力大；⑤运动精度高；⑥运动平稳；⑦齿侧间隙可以调整；⑧传动效率高；⑨同轴性好；⑩可实现向密闭空间传递运动及动力；⑪可实现高增速运动；⑫便于实现差速传动。（2）步进电机步进电机是将脉冲信号转换为角位移的电动机，它的各项控制绕组轮流输入控制脉沖，没输入一个控制脉沖信号，转子变转动一个步距角。步进电机的转速与脉冲频率成正比，改变脉冲频率就可以调节转速，也是计算机控制系统中常用的执行元件。步进电机可在宽广的范围内精确调速，具有起动、制动性好，反转控制方便、工作不失步，通过细分电路控制步距精度高等优点，如图8-3所示为步进电机实物图。图8-3谐波减速机步进电机驱动器是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速和定位的目的，如图所示为步进驱动器实物图。（3）旋转供料单元旋转供料单元是用于电机装配任务持续供料的模块，旋转供料单元上有6个嵌入圆盘的电机放置仓位，圆盘底部安装有传感器和旋转驱动装置，如图8-4所示。在电机装配流程中，将电机部件放入仓位，旋转供料单元将有电机部件的仓位旋转至工业机器人拾取位置，工业机器人拾取电机部件，装配至关节底座中。2、旋转供料控制变量（1）旋转供料控制变量旋转供料单元在自动运行中，需要建立工业机器人与PLC之间的通讯，在AB机器人系统中，自定义数据类型“rotate”，新建两个数据“rotatecon”、“rotatestate”，如图8-5所示。图8-5rotate数据类型“rotatecon”表示旋转控制命令，两个参数“syscom”和“concom”分别表示系统命令和执行指令，设置界面如图8-6所示、“rotatestate”表示旋转供料状态，两个参数“syscom和“concom”分别表示系统状态，指令执行情況，具体取值如表8-1所示。表8-1旋转供料命令与状态（2）旋转供料控制流程表8-2旋转供料控制流程表3、编写旋转供料回零