第一篇：《機(jī)電一體化綜合訓(xùn)練》總結(jié)(機(jī)械)

兩自由度機(jī)械臂控制系統(tǒng)實(shí)習(xí)總結(jié)

實(shí)習(xí)任務(wù)：

兩自由度機(jī)械臂控制系統(tǒng)（機(jī)械部分）時(shí)間： 2009.8.10—2009.8.22 地點(diǎn)： 工程訓(xùn)練中心203 一.實(shí)習(xí)目的、任務(wù)與要求

1.1目的

1.11學(xué)習(xí)機(jī)電控制技術(shù)，了解機(jī)電一體化設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)，控制方式和工業(yè)機(jī)器人的基本控制原理。

1.12學(xué)習(xí)研究系統(tǒng)基礎(chǔ)硬件構(gòu)成。了解各部件名稱、功能、選型依據(jù)和使用方法。了解網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置及操作特點(diǎn)。

1.13學(xué)習(xí)研究系統(tǒng)基礎(chǔ)軟件，了解控制軟件平臺(tái)，了解示教再現(xiàn)控制方式及其演示軟件。學(xué)習(xí)對(duì)機(jī)器人控制中兩種坐標(biāo)空間運(yùn)動(dòng)模式的操作設(shè)計(jì)。1.14通過機(jī)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。了解機(jī)械臂素描繪圖控制的圖像處理技術(shù)。

1.15通過編程訓(xùn)練，學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人控制繪圖語(yǔ)言的基本編程方法，了解機(jī)械臂繪圖的基本算法。

1.2任務(wù)及要求

1.21測(cè)定機(jī)械臂結(jié)構(gòu)，描述機(jī)械傳動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)形式、運(yùn)動(dòng)模式及減速器的結(jié)構(gòu)原理，繪出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖。

1.22了解機(jī)械臂控制系統(tǒng)電器控制部分的主要器件,繪制控制系統(tǒng)框圖.標(biāo)

注各部件的主要功能、型號(hào)及參數(shù)。

1.23學(xué)習(xí)使用鼠標(biāo)、手寫板和攝像頭控制機(jī)械臂繪制圖案文字和素描肖像。1.24學(xué)習(xí)編寫控制程序。設(shè)計(jì)繪圖程序，控制機(jī)械臂繪出實(shí)際圖形。

二.實(shí)習(xí)環(huán)境

2.1實(shí)習(xí)設(shè)備

2.11硬件：GRB系列二自由度機(jī)械臂系統(tǒng)一套(GRB200）、PC 機(jī)一臺(tái)、GT-400-SG-PCI/ISA型四軸脈沖型開環(huán)運(yùn)動(dòng)控制卡、GCB-100兩軸驅(qū)動(dòng)電氣箱、彩色顯示器、鼠標(biāo)、手寫板和攝像頭。

2.12 軟件：WindowsXP操作系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制器Windows驅(qū)動(dòng)程序和運(yùn)動(dòng)控制動(dòng)態(tài)連接庫(kù)、機(jī)器人圖形示教和語(yǔ)言編程軟件。

三.實(shí)習(xí)內(nèi)容

3.1 測(cè)定機(jī)械臂結(jié)構(gòu)

GRB200 機(jī)器人關(guān)節(jié)1長(zhǎng)度200mm,運(yùn)動(dòng)范圍±100°，關(guān)節(jié)2連桿長(zhǎng)度150mm,運(yùn)動(dòng)范圍±50°。3.2 機(jī)械傳動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)形式

二自由度機(jī)械臂只有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)，主要使用交流伺服電機(jī)和諧波減速器驅(qū)動(dòng)。

交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，輸出力矩恒定，過載能力強(qiáng)，加速性能好，可以取得很高的控制精度，以松下Panasonic 小慣量交流伺服電機(jī)為例，電機(jī)軸后端帶有標(biāo)準(zhǔn)2500線增量式光電編碼器，控制器內(nèi)部采用了4 倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/（2500*4）=0.036°，控制精度遠(yuǎn)高于步進(jìn)電機(jī)。交流伺服電機(jī)軸后端帶有標(biāo)準(zhǔn)2500線增量式光電編碼器，控制精度遠(yuǎn)高于步進(jìn)電機(jī)。

諧波減速傳動(dòng)是一種依靠齒輪的彈性變形運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到傳動(dòng)目的的新型傳動(dòng)方式，它具有重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大、承載力強(qiáng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和運(yùn)動(dòng)精度高等特點(diǎn)，廣泛用于工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)傳動(dòng)領(lǐng)域。

關(guān)節(jié)控制軸1，2上還安置了光電式限位開關(guān)，結(jié)合電機(jī)上的增量光電編碼器作為機(jī)器人控制軸的相對(duì)位置定位，并能在硬件上確保關(guān)節(jié)軸不超出其行程范圍，保證了機(jī)器人本體和操作者的安全。

根據(jù)實(shí)際作業(yè)的需要可以在機(jī)器人關(guān)節(jié)2 的末端工具安裝點(diǎn)上在第二個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的末端安裝了筆和筆架便于驗(yàn)證機(jī)械臂末端的運(yùn)動(dòng)軌跡。

本體上引出2個(gè)關(guān)節(jié)控制軸的電機(jī)控制信號(hào)、編碼器角度反饋信號(hào)和關(guān)節(jié)軸限位信號(hào)，通過連接電纜和控制器連接。本體部件采用鋁合金材料加工成型，重量輕強(qiáng)度高，使得關(guān)節(jié)控制軸可以取得較高的控制速度和加速度。3.3 機(jī)械傳動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)模式

機(jī)器人的空間坐標(biāo)直接由各個(gè)關(guān)節(jié)的坐標(biāo)來(lái)確定，所有關(guān)節(jié)變量構(gòu)成一個(gè)關(guān)節(jié)矢量。所有關(guān)節(jié)矢量構(gòu)成的空間稱為關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間。因此關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間運(yùn)動(dòng)就是直接操作各個(gè)關(guān)節(jié)的來(lái)完成機(jī)器人動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)。

其中, x：關(guān)節(jié)2 末端在直角坐標(biāo)空間中的X 軸坐標(biāo)值； y：關(guān)節(jié)2 末端在直角坐標(biāo)空間中的Y 軸坐標(biāo)值； q1 ：關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間中關(guān)節(jié)1 的坐標(biāo)值； q2 ：關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間中關(guān)節(jié)2 的坐標(biāo)值； l1 ：關(guān)節(jié)1 的長(zhǎng)度，為200mm；

l2 ：關(guān)節(jié)2 的長(zhǎng)度，為150mm（GRB400 關(guān)節(jié)2 長(zhǎng)度為200mm）；

根據(jù)關(guān)節(jié)

1、關(guān)節(jié)2 的關(guān)節(jié)坐標(biāo)值q1，q2，用運(yùn)動(dòng)學(xué)方程式可以計(jì)算出機(jī)器人關(guān)節(jié)2 末端，即繪圖筆末端點(diǎn)在XY平面的位置，這是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正解。

3.4 機(jī)械傳動(dòng)部分減速器的結(jié)構(gòu)原理

諧波減速傳動(dòng)是一種依靠齒輪的彈性變形運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到傳動(dòng)目的的新型傳動(dòng)方式，它具有重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大、承載力強(qiáng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和運(yùn)動(dòng)精度高等特點(diǎn), 廣泛用于工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)傳動(dòng)領(lǐng)域。

諧波減速傳動(dòng)的工作原理如圖1-1所示：

圖1-1 諧波減速傳動(dòng)的工作原理

諧波傳動(dòng)包括三個(gè)基本構(gòu)件：波發(fā)生器、柔輪、剛輪。

三個(gè)構(gòu)件可任意固定一個(gè)，其余兩個(gè)一為主動(dòng)、一為從動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)減速或增速（固定傳動(dòng)比），也可變換成兩個(gè)輸入，一個(gè)輸出，組成差動(dòng)傳動(dòng)。

當(dāng)剛輪固定，波發(fā)生器為主動(dòng)，柔輪為從動(dòng)時(shí)：柔輪在橢圓凸輪作用下產(chǎn)生變形，在波發(fā)生器長(zhǎng)軸兩端處的柔輪輪齒與剛輪輪齒完全嚙合；在短軸兩端 處的柔輪輪齒與剛輪輪齒完全脫開；在波發(fā)生器長(zhǎng)軸與短軸的區(qū)間，柔輪輪齒與剛輪輪齒有的處于半嚙合狀態(tài)，稱為嚙入；有的則逐漸退出嚙合處于半脫開狀態(tài)，稱為嚙出。由于波發(fā)生器的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得嚙入、完全嚙合、嚙出、完全脫開這四種情況依次變化，循環(huán)不已。

波發(fā)生器在柔輪內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，迫使柔輪產(chǎn)生連續(xù)的彈性變形，此時(shí)波發(fā)生器的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，就使柔輪齒的嚙入—嚙合—嚙出—脫開這四種狀態(tài)循環(huán)往復(fù)不斷地改變各自原來(lái)的嚙合狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱之錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，正是這一錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，作為減速器就可將輸入的高速轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)檩敵龅牡退俎D(zhuǎn)動(dòng)。3.5 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖

如圖1-2所示：

圖1-2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖

在PC機(jī)的控制下，程序通過一軸編碼器、二軸編碼器，分別驅(qū)動(dòng)交流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)工作，再通過諧波齒輪減速器驅(qū)動(dòng)大小機(jī)械臂轉(zhuǎn)動(dòng)，小機(jī)械臂帶動(dòng)畫筆工作，當(dāng)畫筆間斷工作時(shí)，電磁鐵便工作，提起畫筆，最終完成所做的任務(wù)。兩自由度機(jī)械臂自由度計(jì)算：

根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖可知空間機(jī)構(gòu)共有6個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，即n=6，P5=5，P3=3。則機(jī)械臂的空間自由度為：

F=6n-(5*P5+3*P3)=6×6-(5×5+3×3)=2 故該機(jī)械臂的自由度為2，即兩自由度機(jī)械臂。

四.實(shí)習(xí)總結(jié)

在這次機(jī)電一體化綜合訓(xùn)練實(shí)習(xí)中，我們通過對(duì)兩自由度機(jī)械臂控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)初步學(xué)習(xí)了機(jī)電控制技術(shù)，了解了機(jī)電一體化設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)、控制方式和工業(yè)機(jī)器人的基本控制原理。通過機(jī)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和機(jī)械臂素描繪圖控制的圖像處理技術(shù)，并且了解各部件名稱、功能、選型依據(jù)和使用方法。機(jī)械臂提供了機(jī)器人系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，由通用運(yùn)動(dòng)控制器提供基本的電機(jī)位置和速度控制功能，數(shù)字IO功能；由PC提供的各種功能強(qiáng)大應(yīng)用系統(tǒng)軟件和豐富的硬件擴(kuò)展功能。采用面向?qū)ο蟮姆椒ê驼Z(yǔ)言來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。

兩自由度機(jī)械臂控制系統(tǒng)幾乎涵蓋了機(jī)電一體化這門課的所有知識(shí)。先前學(xué)過的課程如機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)，電子技術(shù)等，使我很容易理解機(jī)電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，工作原理；以前學(xué)過的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)知識(shí)，在學(xué)習(xí)和理解機(jī)器人繪圖語(yǔ)言過程中起到了很大的作用，我們很快掌握了繪圖語(yǔ)言并能夠熟練應(yīng)用。

持續(xù)好2周的機(jī)電一體化綜合訓(xùn)練實(shí)習(xí)到今天終于圓滿的結(jié)束了，在這個(gè)實(shí)習(xí)的過程中，學(xué)到了很多在平時(shí)書本中學(xué)不到的東西，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自己在學(xué)習(xí)中也存在許多不足之處，現(xiàn)將其總結(jié)如下：

（1）鞏固加深了以前所學(xué)的知識(shí)，讓我們深深地感受到實(shí)踐的不足，所學(xué)的理論知識(shí)必須經(jīng)過實(shí)踐，切實(shí)地應(yīng)用到實(shí)際中，才能真正地掌握知識(shí)，學(xué)以致用；

（2）通過這次實(shí)習(xí)接觸并使用了以前沒有見到過的高科技產(chǎn)物；

（3）加強(qiáng)了實(shí)踐能力的鍛煉，認(rèn)識(shí)到自身的缺陷，實(shí)踐很難結(jié)合課本學(xué)到的知識(shí)，理論知識(shí)總是無(wú)法運(yùn)用到實(shí)踐，也發(fā)現(xiàn)了自己對(duì)機(jī)械的了解還不是很透徹。

本次實(shí)習(xí)的不足之處：在還沒有進(jìn)行機(jī)電一體化課程的前提下，進(jìn)行機(jī)電一體化綜合實(shí)習(xí)，我們感覺實(shí)習(xí)很盲目，很被動(dòng)，不能很直觀地理解其含義。雖然我們認(rèn)真地實(shí)踐，進(jìn)行實(shí)物觀察，閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和說明書，還是有很多知識(shí)不能完全掌握，對(duì)知識(shí)的理解不夠完善，不能很系統(tǒng)地清晰地理解整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工作原理。

五.展望

通過這次機(jī)電一體化實(shí)習(xí)，使我認(rèn)識(shí)到在純機(jī)械技術(shù)較為完善的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)與電子信息技術(shù)的融合，使機(jī)械與電子技術(shù)完美有機(jī)結(jié)合，才能更好地實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的高附加價(jià)值化目標(biāo)，即多功能化、高效率化、高可靠化、節(jié)省材料和能源。

以下是我對(duì)此次實(shí)習(xí)的一點(diǎn)建議，不對(duì)的地方希望老師批評(píng)指正。

我認(rèn)為本次實(shí)習(xí)的優(yōu)點(diǎn):具有一套兩自由度機(jī)械臂控制系統(tǒng)供我們進(jìn)行實(shí)物分析，并有PC機(jī)一臺(tái)及相應(yīng)的機(jī)器人圖形示教和語(yǔ)言編程軟件，能夠編寫自己的繪圖程序，充分發(fā)揮了同學(xué)們這方面的主觀能動(dòng)性。

存在的不足之處是：首先，此次實(shí)習(xí)的兩自由度機(jī)械臂服務(wù)器沒有開啟，同學(xué)們不能進(jìn)行實(shí)際的機(jī)械繪圖來(lái)驗(yàn)證程序；其次，同學(xué)們只能觀察機(jī)械臂的外部結(jié)構(gòu)形狀，但其內(nèi)部具體結(jié)構(gòu)不能進(jìn)行觀察，因此提出建議：在老師的指導(dǎo)下對(duì)兩自由度機(jī)械臂進(jìn)行簡(jiǎn)單的拆裝，搞清楚每一部件的具體結(jié)構(gòu)，工作原理及它們之間的相對(duì)位置關(guān)系等，同時(shí)希望老師進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹v解。

第二篇：機(jī)電一體化 機(jī)械臂部分總結(jié)

1機(jī)械臂設(shè)備的工作原理

研究所使用的機(jī)械臂設(shè)備是固高科技(深圳)有限公司自行研究、開發(fā)的一款高性能二自由度串聯(lián)機(jī)械臂系統(tǒng)(GP．8．200．sv)，它可進(jìn)行簡(jiǎn)單的二維圖形的繪制，機(jī)械臂實(shí)體圖如圖1所示。該機(jī)械臂采用交流伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，通過行星齒輪減速器直接驅(qū)動(dòng)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)，與電機(jī)耦合的增量式光電編碼器對(duì)機(jī)械臂的兩個(gè)控制軸進(jìn)行位置定位。該機(jī)械臂使用基于DSP的運(yùn)動(dòng)控制器作為底層實(shí)時(shí)控制設(shè)備，PC機(jī)作為上層的控制系統(tǒng)，整個(gè)機(jī)械臂系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

始于原點(diǎn)的控制軸為關(guān)節(jié)1，與其相連接的為關(guān)節(jié)2。機(jī)械臂通過控制這2個(gè)關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)安裝在關(guān)節(jié)2末端的繪筆完成繪圖任務(wù)。機(jī)械臂接收到繪制曲線的指令后，以當(dāng)前位置的直角坐標(biāo)為繪圖的起始點(diǎn)，根據(jù)所要繪制曲線的參數(shù)方程及繪制精度均勻取曲線上的H個(gè)點(diǎn)，獲得完成繪圖任務(wù)所需的H個(gè)目標(biāo)位置，然后利用運(yùn)動(dòng)學(xué)反解公式，將這些目標(biāo)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為2個(gè)關(guān)節(jié)相對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)坐標(biāo)，再將關(guān)節(jié)坐標(biāo)系下的目標(biāo)位置、最大速度、加速度等參數(shù)轉(zhuǎn)換成伺服驅(qū)動(dòng)器能夠識(shí)別的脈沖量，輸入到運(yùn)動(dòng)控制器中驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)。機(jī)械臂關(guān)節(jié)位置的反饋信息由增 量式光電編碼器獲得，先將所得到的脈沖量轉(zhuǎn)換為關(guān)節(jié)坐標(biāo)值，再進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)正解，就可以得到當(dāng)前機(jī)械臂繪筆位置的直角坐標(biāo)。圖3二自由度機(jī)械臂在平面直角坐標(biāo)系中的投影圖 根據(jù)圖3，直接應(yīng)用平面幾何的知識(shí)，即可得到 關(guān)節(jié)2末端坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解與反解的公式㈣。

當(dāng)機(jī)械臂的繪筆在畫紙上進(jìn)行實(shí)際繪圖時(shí)，觀察到以下問題。首先，機(jī)械臂實(shí)際繪出的圖形與光電編碼器反饋數(shù)據(jù)還原后的圖形有較大差異，表明反饋信息并不能真實(shí)反映實(shí)際輸出，而這個(gè)偏差是由于電機(jī)與機(jī)械臂關(guān)節(jié)之間存在傳動(dòng)部件的耦合松動(dòng)。其次，機(jī)械臂的繪筆在不同的位置、沿不同的方向繪出的圖形也有比較明顯的差別，而這往往是因?yàn)殛P(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)所固有的機(jī)械特性。此外，繪出的圖線有小鋸齒狀，不平滑，仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)，繪圖過程中機(jī)械臂有輕微的 抖動(dòng)，這可能是由于關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度過快等原因造成的。圖5就是機(jī)械臂在畫紙上繪制四葉玫瑰線的實(shí)際圖形。因?yàn)闊o(wú)法改變機(jī)械臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的機(jī)械特性，于是僅針對(duì)在一個(gè)確定的起始位置、沿一個(gè)確定的方向的繪圖過程進(jìn)行補(bǔ)償，如果起始點(diǎn)更換到其他

位置，補(bǔ)償思想不變。當(dāng)機(jī)械臂的關(guān)節(jié)l處于60。同時(shí)關(guān)節(jié)2處于80‘的位置時(shí)，關(guān)節(jié)2末端的繪筆剛好

位于繪圖板的中部，因此以下的研究均以這個(gè)位置作 為繪圖的起始位置。

圖5機(jī)械臂實(shí)際繪制的四葉玫瑰線

Fig．5 Four-leafrose practically drawn by robot ann 由于光電編碼器反饋回的數(shù)據(jù)與實(shí)際輸出有較

大差距，為獲得較好的實(shí)際結(jié)果，所以根據(jù)實(shí)測(cè)的間 隙值設(shè)定其補(bǔ)償量，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器的參考輸入進(jìn)行修 正。以改進(jìn)圖5為例，進(jìn)行簡(jiǎn)單的常數(shù)補(bǔ)償。四葉玫 瑰線的中心點(diǎn)坐標(biāo)為‰，yo)，可以看到X

在圖5的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)償后，機(jī)械臂已經(jīng)能夠繪

制出比較準(zhǔn)確的曲線，但其平滑度還不夠理想。下面 針對(duì)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行分析，期望通過降低速度來(lái) 消除曲線上的抖動(dòng)，以獲得更好的繪圖效果。機(jī)械臂 的控制軸按照梯形速度曲線模式運(yùn)動(dòng)，即運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)從 當(dāng)前位置點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的過程中經(jīng)歷3個(gè)階 段，第l階段速度根據(jù)設(shè)定的加速度值從零加速到最 大速度，第2階段加速度為零，速度保持已達(dá)到的最 大速度運(yùn)行，第3階段速度再按設(shè)定的負(fù)向加速度減 速到零．并且此時(shí)到達(dá)要求的目標(biāo)位置。寫入運(yùn)動(dòng)控 制器的每一條指令都含有目標(biāo)位置、最大速度和加速 度這3個(gè)參數(shù)。加速度在系統(tǒng)初始化時(shí)已設(shè)定。而最

1一一I 大速度被定義為V=—Iv-—1"01STEP TIME，其中內(nèi)和p分別J。i 表示當(dāng)前點(diǎn)位置和下一目標(biāo)點(diǎn)位置，STEP TIME是時(shí) 間參數(shù)。很顯然，當(dāng)圖形軌跡的離散點(diǎn)完全確定以后． STEP TIME就決定著最大速度的取值，其系統(tǒng)默認(rèn)值 為0 000 8。增大STEP TIME．則2個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)速 度會(huì)相應(yīng)減小。圖6顯示了補(bǔ)償之后取STEP TIME= 0．001 1時(shí)的實(shí)際繪圖結(jié)果，可以看出．曲線形狀已經(jīng) 比較標(biāo)準(zhǔn)，且抖動(dòng)被消除。

第二章機(jī)械臂控制系統(tǒng)概述

2．1二自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

2．1．1機(jī)械臂工作空間分析

機(jī)械臂的工作空間定義為：機(jī)械臂正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)械臂末端連桿上的工具原點(diǎn)在空

間的最大范圍。工作空間一般是一塊或多塊空間體積，它們具有一定的邊界曲面，邊界 曲面上的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的操作機(jī)的位置和姿態(tài)稱為機(jī)械臂的奇異位形，與這些奇異位形對(duì)應(yīng)的

機(jī)械臂的速度雅可比矩陣是奇異的。由于硬件設(shè)計(jì)上的限制，該二自由度機(jī)械臂的工作 空間被限制在如圖2—1所示的空問內(nèi)，空間段近似為(弧AB+弧BCD+弧DE+直線EF+弧FPG +直線GA)所圍成的封閉平面，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)也必須限制在這個(gè)空間內(nèi)完成。

篇15頁(yè)

第二章機(jī)械臂控制系統(tǒng)概述

2．1．2機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)解

機(jī)械臂通常具有兩種運(yùn)動(dòng)方式：關(guān)節(jié)空間運(yùn)動(dòng)和直角坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)。關(guān)節(jié)空間運(yùn)動(dòng)模式

是指機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)直接由各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)來(lái)確定，所有關(guān)節(jié)變量構(gòu)成一個(gè)關(guān)節(jié)矢量。所有關(guān)節(jié)矢量構(gòu)成的空間稱為關(guān)節(jié)空間。所謂關(guān)節(jié)空間運(yùn)動(dòng)模式，就是直接操作各個(gè)關(guān) 節(jié)的運(yùn)動(dòng)來(lái)完成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。直角坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)模式是指機(jī)械臂術(shù)端工具的位置和方位通 常是在直角坐標(biāo)空間中描述。直角坐標(biāo)空間運(yùn)動(dòng)模式通過指定機(jī)械臂術(shù)端工具在直角坐 標(biāo)空間中的運(yùn)動(dòng)來(lái)完成機(jī)械臂操作任務(wù)。

機(jī)械臂的實(shí)際運(yùn)行是通過對(duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軸的伺服控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也就是最終的機(jī)械臂 的控制是在關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間進(jìn)行的，但是對(duì)操作者來(lái)說，直角坐標(biāo)空間更容易讓人理解和 接受，操作者對(duì)機(jī)械臂的操作一般是在直角坐標(biāo)空間中進(jìn)行的，這樣就需要建立一種關(guān) 節(jié)坐標(biāo)空間和直角坐標(biāo)空間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。也就是說，如果已知機(jī)械臂各個(gè)關(guān)節(jié)的坐標(biāo)參 數(shù)，就需要求解機(jī)械臂木端在直角坐標(biāo)空間中的坐標(biāo)；反過來(lái)如果已知機(jī)械臂末端在直 角坐標(biāo)空間的坐標(biāo)就需要求解各個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的坐標(biāo)參數(shù)。前一個(gè)問題稱為機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng) 學(xué)正解，后一個(gè)問題稱機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)反解。

設(shè)機(jī)械臂的關(guān)節(jié)坐標(biāo)空問中的變量記為q；【ql，q2?，吼】，機(jī)械臂木端工具在直角坐標(biāo) 空間中的坐標(biāo)記為x—k，Y，z，0?】，關(guān)節(jié)變量和直角坐標(biāo)空間坐標(biāo)存在如下運(yùn)動(dòng)學(xué)約束：，@，口)一0(2．1)這是一個(gè)隱式方程。如果能夠從式(2．1)求解出： x一，(g)(2．2)即由關(guān)節(jié)坐標(biāo)變量表示的直角坐標(biāo)變量，這就是機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)J下解。一般地，可以得 到機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)的惟一正解。如果能夠從式(2．1)求解出： q=g(x)(2．3)也就是已知機(jī)械臂末端工具的直角坐標(biāo)參數(shù)，求解出對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間中的各個(gè)關(guān)節(jié)變 量，這就是運(yùn)動(dòng)學(xué)的反解。通常，難以得到解析的運(yùn)動(dòng)學(xué)反解，而且運(yùn)動(dòng)學(xué)反解一般不 是唯一的，實(shí)際應(yīng)用中通常采用幾何機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)解。1．二自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)正解

已知：關(guān)節(jié)1連桿長(zhǎng)度‘，關(guān)節(jié)變量為ql(關(guān)節(jié)控制軸l角度位置)；關(guān)節(jié)2連桿長(zhǎng) 度L，關(guān)節(jié)變量為q，(關(guān)節(jié)控制軸2角度位置)。

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第二章機(jī)械臂控制系統(tǒng)概述

求解：關(guān)節(jié)連桿末端工具安裝點(diǎn)在直角坐標(biāo)空間的坐標(biāo)x=b，Y】。

運(yùn)動(dòng)學(xué)所研究的主要問題包括兩個(gè)方面：正向運(yùn)動(dòng) 學(xué)，即給定機(jī)器人各關(guān)節(jié)角度，計(jì)算機(jī)器人末端的 位置與姿態(tài)；逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)，已知機(jī)器人末端的位置 與姿態(tài)，來(lái)計(jì)算機(jī)器人對(duì)應(yīng)這個(gè)位置與姿態(tài)的全部 關(guān)節(jié)角，運(yùn)動(dòng)學(xué)方程是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的數(shù)學(xué) 基礎(chǔ)。

利用D．H方法對(duì)每一個(gè)連桿建立

坐標(biāo)系如圖l所示，根據(jù)圖l所建立的坐標(biāo)系，得到 各連桿的D—H參數(shù)和關(guān)節(jié)變量(表1)。各連桿之 間的齊次變換矩陣為，一般表達(dá)式為：

第三篇：機(jī)電一體化綜合訓(xùn)練實(shí)習(xí)報(bào)告 第三站

機(jī)電一體化綜合訓(xùn)練實(shí)習(xí)報(bào)告

機(jī)電一體化是將機(jī)械、電子與信息技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品和生產(chǎn)過程整體最優(yōu)化的一種新技術(shù)。機(jī)電一體化是當(dāng)今世界機(jī)械工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的主要趨勢(shì)，也是我國(guó)機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必由之路。

模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)融機(jī)械、氣動(dòng)、傳感、電氣及計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，提供機(jī)電一體化綜合訓(xùn)練平臺(tái)，它既接近于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際設(shè)備，又便于學(xué)生實(shí)際操作訓(xùn)練，其模塊式單元結(jié)構(gòu)，提供了設(shè)計(jì)創(chuàng)新的平臺(tái)。

模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘煜C(jī)電一體化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)要素，學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)，提高實(shí)際能力，促發(fā)創(chuàng)新精神。

一、實(shí)習(xí)任務(wù)及要求

? 剖析模塊生產(chǎn)系統(tǒng)中各機(jī)械部分的工作原理及功能、機(jī)械結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方式，繪制工作原理圖、主要部件圖及其裝配圖，并在此基礎(chǔ)上加以改進(jìn)。

? 剖析模塊生產(chǎn)系統(tǒng)的氣壓傳動(dòng)過程，熟悉氣壓傳動(dòng)的基本元件和回路，繪制各工作站氣壓傳動(dòng)回路工作原理圖，在理論分析的基礎(chǔ)上能正確的選擇各組成元件；了解各種傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、特性及應(yīng)用。

? 測(cè)試、分析模塊生產(chǎn)系統(tǒng)的電氣控制電路，繪制電路控制原理圖和電氣控制原理框圖。

? 運(yùn)用可編程序控制器編程軟件，核對(duì)各站控制程序及控制端口，剖析原設(shè)計(jì)編程原理，論述控制過程。

? 運(yùn)用可編程序控制器編程軟件，設(shè)計(jì)新的控制方式，編制新的控制程序并能實(shí)現(xiàn) 機(jī)構(gòu)的合理運(yùn)動(dòng)。

? 剖析模塊生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制程序，論述該設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，提出新的設(shè)計(jì)方案。

二、實(shí)習(xí)內(nèi)容

本次實(shí)習(xí)我們小組負(fù)責(zé)加工站，此站的工作是在接收前站的信息后，回轉(zhuǎn)臺(tái)將工件在四個(gè)工位間轉(zhuǎn)換，鉆孔單元打孔，檢測(cè)單元檢測(cè)被加工的工件正、次品，并產(chǎn)生成品或廢品信息，通知下站。

三、實(shí)習(xí)過程

我們第三小組成員先是共同完成了機(jī)械部分的內(nèi)容，包括各個(gè)工作站的運(yùn)動(dòng)原理分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制、本站加工站的裝配圖及零件圖的繪制。之后分工完成了氣動(dòng)、傳感器、PLC及電氣控制部分。其中我負(fù)責(zé)了氣動(dòng)部分，包括了氣壓回路的原理分析及示意圖的繪制。

? 機(jī)械部分

系統(tǒng)的組成： 該模擬生產(chǎn)線是由獨(dú)立的六個(gè)工作站相互連接而成。由總線控制方式完成各站間的通信。這六個(gè)站分別為上料檢測(cè)站、搬運(yùn)站、加工站、安裝站、安裝搬運(yùn)站和分類站。這六個(gè)站連接成生產(chǎn)線后可完成工件類別的檢測(cè)、加工、搬運(yùn)、安裝和分類將大工件按順序排好后提升傳送。1.上料檢測(cè)站

回轉(zhuǎn)上料臺(tái)將工件依次送到檢測(cè)工位 提升裝置將工件提升并檢測(cè)工件顏色 2.搬運(yùn)站

將工件從上站搬運(yùn)至下一站 3.加工站

用回轉(zhuǎn)臺(tái)將工件在四個(gè)工位間轉(zhuǎn)換 鉆孔單元打孔

檢測(cè)單元檢測(cè)正、次品 4.安裝站

選擇要安裝工件的料倉(cāng) 將工件從料倉(cāng)中推出 將工件安裝到位 5.安裝搬運(yùn)站

正品：將上站正品工件拿起放入安裝工位

將安裝好工件拿起放下站

次品：將上站次品工件拿起放人堆放次品處 6.分類站

按工件類型分類 將工件推入庫(kù)房

原理說明：

上料檢測(cè)站將大工件按順序排好后提升傳送，搬運(yùn)站將大工件從上料檢測(cè)站搬至加工站，加工站將大工件加工并檢測(cè)被加工的工件，產(chǎn)生成品或廢品信息，通知下站，安裝搬運(yùn)站將成品送至安裝工位，安裝站再將小工件裝入大工件中，最后，由安裝搬運(yùn)站再將安裝好的工件送至分類站，分類站將工件按類送入相應(yīng)的料倉(cāng)并統(tǒng)計(jì)工件的數(shù)量和總量，如加工站有廢品產(chǎn)生，則安裝搬運(yùn)站將廢品直接送入廢品收料站。

各站連成一模擬生產(chǎn)線后，相互之間要進(jìn)行通訊，把加工過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)如工件顏色、裝配信息、廢品信息等，送至下站。

本站的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：

（其他站的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖及原理分析見目錄指示）

這是整個(gè)生產(chǎn)線的核心部分。用電機(jī)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，將工件在四個(gè)工位間（工件在轉(zhuǎn)盤上的凹槽內(nèi)）轉(zhuǎn)換。主要是給工件轉(zhuǎn)孔，檢測(cè)工件的質(zhì)量（正品還是次品）。轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)靠電磁感應(yīng)器控制，檢測(cè)質(zhì)量是通過光電傳感器進(jìn)行的。在加工過程中主要由PLC控制，通過氣缸執(zhí)行。

? 氣動(dòng)部分

1)氣壓回路示意圖如下

2)氣壓回路過程的說明

壓縮氣體經(jīng)過空氣過濾器過濾后,由三個(gè)三位四通電磁換向閥控制著活塞桿的水平、上下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)刀具、檢測(cè)傳感器和固定臂作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

其中換向閥是借助于閥心與閥體之間的相對(duì)位置變化，是閥體相連的各通道之間實(shí)現(xiàn)接通或斷開來(lái)改變流體流動(dòng)方向的閥。本站使用的是三位四通電磁換向閥，它是利用電磁鐵吸力推動(dòng)閥心來(lái)改變閥的工作位置。

3)氣壓回路的特點(diǎn)

氣壓系統(tǒng)的氣體壓力能由靜音氣體壓縮機(jī)提供，壓縮氣體經(jīng)過儲(chǔ)氣罐和過濾器一系列的過濾除雜處理之后，分別到達(dá)不同的電磁換向閥。換向閥控制著氣體運(yùn)動(dòng)的方向，即壓力的方向，使氣缸的活塞向不同的方向伸出，從而使模擬生產(chǎn)線完成生產(chǎn)工作。氣壓傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)一樣是一種傳動(dòng)形式，也是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它利用壓縮空氣作為工作介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換、從而進(jìn)行能量的傳遞和分配；與機(jī)械傳動(dòng)相比，氣壓傳動(dòng)有許多優(yōu)點(diǎn)：

(1)氣壓傳動(dòng)使用空氣作為工作介質(zhì)，空氣可以從大氣中取之不盡，無(wú)介質(zhì)供應(yīng)困難和介質(zhì)費(fèi)用支出，用過的空氣可直接排人大氣而較少污染環(huán)境，因此可以簡(jiǎn)化管路設(shè)備。

(2)氣壓傳動(dòng)反應(yīng)快，動(dòng)作迅速，一般只需O．02～ 0．03 S就可以建立起需要的壓力和速度。

(3)空氣的粘度很小，在管道中流動(dòng)時(shí)的壓力損失較小，故壓縮空氣便于集中供應(yīng)和長(zhǎng)距離輸送。

(4)空氣的性質(zhì)受溫度的影響小。高溫下不會(huì)發(fā)生燃燒和爆炸，使用安全；溫度變化時(shí)，其粘度的變化極小，不會(huì)影響傳動(dòng)性能。

(5)氣動(dòng)元件維護(hù)使用方便，管路不易堵塞，也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補(bǔ)充和更換等問題。

四、總結(jié)

在這次實(shí)習(xí)之前，機(jī)電一體化及模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)我來(lái)說是相當(dāng)模糊的概念，理論與實(shí)際完全銜接不上。而當(dāng)看到生產(chǎn)線模型的時(shí)候，我覺得那工作運(yùn)行的過程雖然看似很簡(jiǎn)單，但深入研究工作流水線后，各個(gè)環(huán)節(jié)都有其獨(dú)特的功能及要求，并且相互的有所聯(lián)系，它們的原理以及設(shè)計(jì)理念都是為了得到最終的產(chǎn)品。

首先熟悉了模塊生產(chǎn)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)要素，進(jìn)行實(shí)際參觀操作，掌握了模塊生產(chǎn)系統(tǒng)各部分的功能、結(jié)構(gòu)、工作原理和設(shè)計(jì)方法將以前學(xué)習(xí)的機(jī)械理論知識(shí)加以運(yùn)用，得到各個(gè)工作站的基本運(yùn)動(dòng)原理，并將其聯(lián)系起來(lái)，組成一個(gè)完整的生產(chǎn)線。接下來(lái)在分析我們小組負(fù)責(zé)的工作站的過程中，進(jìn)行了機(jī)械的測(cè)繪、制圖，進(jìn)一步熟悉和運(yùn)用了以前學(xué)習(xí)的CAD制圖。最后對(duì)其各個(gè)部分進(jìn)行了相關(guān)的知識(shí)查閱，獲得了氣動(dòng)、傳感器、電氣控制和PLC技術(shù)等方面的新知識(shí)，有了更深的認(rèn)識(shí)和理解，學(xué)會(huì)了其基本應(yīng)用。通過這次實(shí)習(xí)，提高了我們的實(shí)際能力，同時(shí)也加強(qiáng)了我們的團(tuán)隊(duì)合作精神。

五、展望

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，企業(yè)對(duì)于生產(chǎn)技術(shù)更加系統(tǒng)化的要求越來(lái)越高，機(jī)電一體化作為工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的一部分，其重要性越來(lái)越突出，相關(guān)的機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的綜合運(yùn)用的技術(shù)也必須不斷的提高。

而機(jī)械電子工程，這門實(shí)用性較強(qiáng)的學(xué)科，使得我這名該專業(yè)的學(xué)生，必須要在熟練掌握專業(yè)知識(shí)及其相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上，多將理論跟實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，盡可能的參與實(shí)踐活動(dòng)中，培養(yǎng)自己的實(shí)際工作能力，能夠具備分析電子設(shè)備和信息系統(tǒng)的基本能力，并逐步掌握初步的設(shè)計(jì)、管理能力。目前我們的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)不是很多，希望在以后的實(shí)習(xí)過程中，能夠不斷的培養(yǎng)相應(yīng)的能力，能夠“吃深、吃透”，努力使自己成為一個(gè)有發(fā)展前景的專業(yè)人才?；蛟S我們?cè)跈C(jī)械設(shè)計(jì)能力上比不上機(jī)制的學(xué)生，在設(shè)備控制上比不上電氣的學(xué)生，但我們同樣有機(jī)會(huì)成為復(fù)合型人才，發(fā)揮我們的應(yīng)能的作用。

機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)覆蓋面很廣，既要抓住傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的電子信息技術(shù)改造，使機(jī)械與電子技術(shù)結(jié)合；又要在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初，統(tǒng)一考慮機(jī)械與電子的融合，使生產(chǎn)出來(lái)的新產(chǎn)品真正做到機(jī)電一體化。應(yīng)對(duì)一些技術(shù)含量低、污染大、耗能高的產(chǎn)品實(shí)施技術(shù)改造，替代為質(zhì)量高、功能強(qiáng)、性能好、成本低的機(jī)電一體化產(chǎn)品，是傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)更有光明的發(fā)展前途。

第四篇：mechatronic(機(jī)電一體化)機(jī)械專業(yè)英語(yǔ)

Mechatronic

1.Introduction

Mechatronics is a design process that includes a combination of mechanical engineering, electronic engineering, material engineering, chemical engineering and industrial engineering.Mechatronics is a multidisciplinary field of engineering, that is to say, it rejects splitting engineering into separate disciplines.Nowadays, with the increasing of economy, Interdisciplinary research becomes an irreversible tendency.Which means mechatronic is facing unprecedented challenges.The old mechanics cannot catch the pace of new world, so they need to be changed.In order to stand steady from the competition, they must provide high value by being innovative during the process of transformation and upgrading.2.Mechatronic system application

Mechatronics are useful on so many fields, such as Machine vision, Automation and robotics, Servo-mechanics and so on.Mechatronic system apply to Machine vision(MV)

Mechatronic make the possibilities of MV, technology and methods used to provide imaging-based automatic inspection and analysis for such applications as automatic inspection, process control, and robot guidance in industry, came true.Mechatronic system apply to Automation and robotics

Imagine that just push some simple bottoms lightly can you control a huge, smart, intelligent robots.Is it only dreamed? No, it is reality.When mechatronic system applies to automation and robotics we can meet that easily.Mechatronic system apply to Servo-mechanics

Common type of servo provides position control.Servos are commonly electrical or partially electronic in nature, using an electric motor as the primary means of creating mechanical force.Other types of servos use hydraulics, pneumatics, or magnetic principles.Whatever type it is, it can be separate as feedback system, transducer system and control system.And all of it cannot be kept in functional order without mechatronic system engineering.3.Future challenges

Mechatronic products--products that blend mechanical, electrical and software technologies--have exploded far beyond such industries as high-tech, aerospace and consumer product goods.That means more and more product development teams that once may have been comprised of mechanical engineers and electrical engineers are now adding software to the mix.Multiple engineering disciplines are being challenged to work together in mechatronic product development, such as on this printed circuit board assembly created in PTC's Pro/Engineer.Additional challenges of mechatronic product development noted by PTC include MCAD changes not reaching electrical engineers quickly enough, ECAD designers working ahead of the mechanical engineer and failing to relay that information, and software development largely removed from the product development change management process.

第五篇：《機(jī)電一體化》綜合練習(xí)題

機(jī)電一體化 練習(xí)題

第一章 概論 名詞解釋

機(jī)電一體化技術(shù)：綜合應(yīng)用了機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等群體技術(shù)，以系統(tǒng)為出發(fā)點(diǎn)的最佳功能價(jià)值的系統(tǒng)工程技術(shù)。

填空：

在機(jī)電一體化中傳感器輸出電信號(hào)的參量形式可以分為:（電壓輸出）（電流輸出）（頻率輸出）三種形式。

選擇

在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，通過傳感器檢測(cè)某一部位運(yùn)動(dòng)位移并進(jìn)行反饋、間接控制目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)為（B）。A 開環(huán)系統(tǒng) B 半閉環(huán)系統(tǒng) C 閉環(huán)系統(tǒng)

在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，通過傳感器直接檢測(cè)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行反饋控制的系統(tǒng)為（C）。A 開環(huán)系統(tǒng) B 半閉環(huán)系統(tǒng) C 閉環(huán)系統(tǒng)

伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對(duì)象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)和（D）等個(gè)五部分。

A 換向結(jié)構(gòu) B 轉(zhuǎn)換電路 C 存儲(chǔ)電路 D檢測(cè)環(huán)節(jié)

以下哪一項(xiàng)，不是工業(yè)三大要素（C）。A 物質(zhì) B 能量 C 資源 D 信息

把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造及其相關(guān)過程作為一個(gè)有機(jī)整體進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)的工作模式稱為（A）A 并行模式

B 快速響應(yīng)設(shè)計(jì)模式 C 反求設(shè)計(jì) D 綠色設(shè)計(jì)

PLC指的是（D）。A.機(jī)器人 B.計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng) C.脈寬調(diào)制 D.可編程邏輯控制器

第二章 機(jī)械系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計(jì) 填空：

滾珠絲桿中滾珠的循環(huán)方式：（內(nèi)循環(huán)）（外循環(huán)）。

判斷：

直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌是用來(lái)支承和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件按給定的方向作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。（√）

問答：

滾珠絲杠副的軸向間隙對(duì)系統(tǒng)有何影響？如何處理？

答：如果滾珠螺旋副中有軸向間隙或在載荷作用下滾珠與滾道接觸處有彈性變形，則當(dāng)螺桿反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生空回誤差。為了消除空回誤差，在螺桿上裝配兩個(gè)螺母1和2，調(diào)整兩個(gè)螺母的軸向位置，使兩個(gè)螺母中的滾珠在承受載荷之前就以一定的壓力分別壓向螺桿螺紋滾道相反的側(cè)面，使其產(chǎn)生一定的變形，從而消除了軸向間隙，也提高了軸向剛度。常用的調(diào)整預(yù)緊方法有下列三種。墊片調(diào)隙式 螺紋調(diào)隙式 齒差調(diào)隙式

第三章 執(zhí)行元件的選擇與設(shè)計(jì) 填空：

根據(jù)使用能量的不同，執(zhí)行元件可劃分為（電動(dòng)式）（液動(dòng)式）（氣動(dòng)式）等幾種類型。

微型計(jì)算機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制有（串行）（并行）兩種方式。鍵盤的工作方式有（編程掃描方式）（定時(shí)掃描方式）（中斷掃描方式）三種。

選擇

1.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，又稱電脈沖馬達(dá)，是通過（B）決定轉(zhuǎn)角位移的一種伺服電動(dòng)機(jī)。

A 脈沖的寬度 B 脈沖的數(shù)量 C 脈沖的相位 D 脈沖的占空比

簡(jiǎn)單

1.簡(jiǎn)述直流伺服電機(jī)兩種控制的基本原理。

答：直流伺服電動(dòng)機(jī)的控制方式主要有兩種：一種是電樞電壓控制，即在定子磁場(chǎng)不變的情況下，通過控制施加在電樞繞組兩端的電壓信號(hào)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩；另一種是勵(lì)磁磁場(chǎng)控制，即通過改變勵(lì)磁電流的大小來(lái)改變定子磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩。采用電樞電壓控制方式時(shí)，由于定子磁場(chǎng)保持不變，其電樞電流可以達(dá)到額定值，相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩也可以達(dá)到額定值，因而這種方式又被稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。而采用勵(lì)磁磁場(chǎng)控制方式時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行條件下磁場(chǎng)已接近飽和，因而只能通過減弱磁場(chǎng)的方法來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于電樞電流不允許超過額定值，因而隨著磁場(chǎng)的減弱，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，但輸出轉(zhuǎn)矩下降，輸出功率保持不變，所以這種方式又被稱為恒功率調(diào)速方式。

2.簡(jiǎn)述光電隔離電路的作用。

計(jì)算題：

1.三相變磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子80個(gè)齒。

(1)要求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為60r/min,單雙拍制通電，輸入脈沖頻率為多少?(2)要求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為100r/min，單拍制通電，輸入脈沖頻率為多少? 2.三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，電源頻率50Hz，空載轉(zhuǎn)速為1450r/min。(1)該電動(dòng)機(jī)為幾極，空載轉(zhuǎn)差率是多少?(2)堵轉(zhuǎn)時(shí)定子、轉(zhuǎn)子繞組電勢(shì)頻率各為多少?(3)空載時(shí)，定子、轉(zhuǎn)子繞組電勢(shì)頻率各為 解：1.1)K=2;M=3, Z=80;α=360/2*3*80=0.75o

f=480Hz 2)K=1;M=3, Z=80;α=360/1*3*80=1.5o

f=400Hz 2.三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，電源頻率50Hz，空載轉(zhuǎn)速為1450r/min。(1)4極，空載轉(zhuǎn)差率n=(1500-1450)/1500=3.3%(2)50Hz(3)50Hz 16.5 Hz

第四章 微機(jī)控制系統(tǒng)的選擇及接口設(shè)計(jì) 填空：

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言分為（機(jī)器語(yǔ)言）、（匯編語(yǔ)言）、（高級(jí)語(yǔ)言）三大類。在計(jì)算機(jī)和外部交換信息中，按數(shù)據(jù)傳輸方式可分為 ： 串行 通信和 并行 通信。

選擇：

其指令用“0”“1”符號(hào)所組成的代碼表示，能夠直接解釋與執(zhí)行的指令體系是（A）。A 機(jī)器語(yǔ)言 B 匯編語(yǔ)言 C 高級(jí)語(yǔ)言

下列哪個(gè)引腳，是8086的時(shí)鐘輸入信號(hào)（D）。A ALE B RESET C INTR D CLK

下列哪種單片機(jī)產(chǎn)品，使用時(shí)必須配置外部的程序存儲(chǔ)器（C）。A 8051 B 8751 C 8031

七段LED顯示塊中通常有（C）個(gè)發(fā)光二極管。A 4 B 7 C 8

判斷：

ROM是能夠?qū)⒊绦蚝蛿?shù)據(jù)讀出和寫入的存儲(chǔ)器。（錯(cuò)誤）

8086/8088CPU的最小工作模式允許系統(tǒng)中包括兩個(gè)或多個(gè)微處理器一起工作。（錯(cuò)誤）

8087是一種專用于數(shù)值運(yùn)算的處理器。（正確）

問答題：

簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)傳感器的基本要求？ 傳感器的選用原則及注意事項(xiàng)？

第五章 問答：

1.在對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床進(jìn)行機(jī)電一體化改造之前，首先要選擇機(jī)床的哪些性能指標(biāo)？

2.在對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床進(jìn)行機(jī)電一體化改造之前，對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)必須作怎樣的設(shè)計(jì)計(jì)算？

第六章 填空：

工業(yè)機(jī)器人按照坐標(biāo)形式可分為（直角坐標(biāo)型）（圓柱坐標(biāo)型）（極坐標(biāo)型）（SCARA型）（多關(guān)節(jié)型）五類。

問答：

工業(yè)機(jī)器人的主要性能指標(biāo)有哪些？

答：握取重量、運(yùn)動(dòng)速度、自由度、定位精度和程序編制與存儲(chǔ)容量。