一、概述

雙軸機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置主要由滾珠絲杠副機(jī)構(gòu)、雙軸控制的機(jī)械手、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)、伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)、升降氣缸、光電傳感器、磁感應(yīng)開光、可編程控制器、電氣控制電路、鋁型材平臺(tái)、支架等組成，如圖1所示。該裝置由可編程控制器控制，仿真工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的工作過(guò)程，為學(xué)生提供了綜合訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

雙軸機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置綜合應(yīng)用了現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)控制、數(shù)控技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)用、傳感器等多種技術(shù)，是典型的機(jī)電一體化控制裝置。該裝置有助于學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣自動(dòng)化、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等知識(shí)的學(xué)習(xí)，對(duì)可編程控制器的程序設(shè)計(jì)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制等技術(shù)的應(yīng)用能夠得到實(shí)際的訓(xùn)練，提高學(xué)生的機(jī)電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、裝配、調(diào)試的綜合能力。

圖1 雙軸機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置

二、實(shí)訓(xùn)裝置組成

1．雙軸控制機(jī)械手平面運(yùn)動(dòng)

   雙軸控制機(jī)械手主要由X、Y軸滾珠絲杠副機(jī)構(gòu)、升降氣缸、吸盤、光電傳感器、磁感應(yīng)開光及限位開關(guān)等構(gòu)成。

滾珠絲杠副機(jī)構(gòu)與電機(jī)輸出軸通過(guò)彈性聯(lián)軸器連接，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與滾珠絲杠副螺母塊連接的滑塊沿著導(dǎo)柱做直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)與X、Y軸滾珠絲杠副機(jī)構(gòu)分別連接的X、Y軸電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，雙軸控制的機(jī)械手作平面軌跡運(yùn)動(dòng)。滾珠絲杠副機(jī)構(gòu)的極限位置設(shè)置了限位開關(guān)，可以有效防止雙軸控制的機(jī)械手超程。

2．雙軸控制機(jī)械手提升、下降運(yùn)動(dòng)

雙軸控制的機(jī)械手除了作平面運(yùn)動(dòng)外，還要作提升、下降運(yùn)動(dòng)。該過(guò)程由氣動(dòng)回路控制。氣動(dòng)回路主要由過(guò)濾減壓閥、電磁閥、升降氣缸等組成?？删幊炭刂破骺刂齐姶砰y線圈通斷，由電磁閥控制進(jìn)入升降氣缸的氣源并使其換向，使升降氣缸伸縮，實(shí)現(xiàn)雙軸控制機(jī)械手提升、下降運(yùn)動(dòng)。

3．電氣控制

雙軸控制機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置的電氣控制回路主要由電源模塊、可編程控制器、繼電器、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)、伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)等組成。實(shí)訓(xùn)裝置設(shè)有自動(dòng)/手動(dòng)控制兩種控制模式，手動(dòng)控制模式是通過(guò)操作設(shè)備控制面板上的控制按鈕和十字開關(guān)手柄，由可編程控制器的手動(dòng)程序控制X、Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和氣動(dòng)電磁閥，使X、Y軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)和升降氣缸伸縮，帶動(dòng)雙軸控制機(jī)械手作平面運(yùn)動(dòng)和提升、下降運(yùn)動(dòng)。自動(dòng)控制控制模式是在可編程控制器的自動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)下，控制X、Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和氣動(dòng)電磁閥，使得X、Y軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)和升降氣缸伸縮，帶動(dòng)雙軸控制機(jī)械手作平面運(yùn)動(dòng)和提升、下降運(yùn)動(dòng)。

三、實(shí)訓(xùn)裝置的特點(diǎn)

雙軸機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置綜合應(yīng)用了多學(xué)科技術(shù)，適用于機(jī)械原理、自動(dòng)控制原理、數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機(jī)床、電氣控制與可編程控制器、傳感器與檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等課程的實(shí)踐教學(xué)。除此之外，雙軸機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置具有如下特點(diǎn)：

1. 系統(tǒng)采用機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)。

2. 裝置的控制模式分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制，手動(dòng)狀態(tài)可以直接分步控制各軸的正反轉(zhuǎn)、氣缸運(yùn)行，并自由控制抓取機(jī)構(gòu)，讓學(xué)生了解各部件運(yùn)行的基本機(jī)構(gòu)和基本電路構(gòu)成。自動(dòng)模式可以實(shí)現(xiàn)各工件在定位器中的準(zhǔn)確定位放置和抓取以及循環(huán)工作?？删幊炭刂破骺捎蓪W(xué)生自由選擇，給學(xué)生自由設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提供了更充足的空間。

3. 可以替換采用步進(jìn)或是伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)更高精密要求的運(yùn)動(dòng)控制。

4. 目前國(guó)內(nèi)同行廠家的單軸位置控制系統(tǒng)在機(jī)械上都采用滾珠絲杠和精密導(dǎo)軌，但我公司裝置在此基礎(chǔ)上還加入了氣動(dòng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工具的抓舉和擺放，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加直觀易懂的同時(shí)，更吻合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造。

5. 開放性更強(qiáng)，裝置的機(jī)械部分可以自由安裝和位置自由調(diào)整，系統(tǒng)提供典型實(shí)驗(yàn)線路，學(xué)生也可以解除拆分我公司裝置上的已有線路，自我設(shè)計(jì)電路，以完成不同深度和廣度的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容。

6. 所有元器件都通過(guò)導(dǎo)線引到接線端子上，學(xué)生接線時(shí)只需在端子上進(jìn)行接線，通過(guò)走線槽進(jìn)行工藝部線。

7. 實(shí)驗(yàn)臺(tái)中所用到的元器件均采用國(guó)內(nèi)名優(yōu)、軍工企業(yè)、外資企業(yè)、合資企業(yè)的產(chǎn)品，產(chǎn)品性能可靠。

8. 投標(biāo)提供產(chǎn)品實(shí)景圖及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書電子版。

9. 投標(biāo)產(chǎn)品需提供生理驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軟件截圖。（要求全室配置一套考評(píng)系統(tǒng)基于移動(dòng)終端的血壓監(jiān)測(cè)，模型可與移動(dòng)端平板無(wú)線連接，連接成功后可通過(guò)平板電腦進(jìn)行訓(xùn)練和考核，可以進(jìn)行智能血壓測(cè)量軟件交互式訓(xùn)練和血壓模型的實(shí)訓(xùn)。交互式軟件采用虛擬現(xiàn)實(shí)、互動(dòng)程序開發(fā)等技術(shù)，將操作流程、技術(shù)知識(shí)要點(diǎn)融入其中，形成了一套交互式考評(píng)系統(tǒng)。軟件可進(jìn)行完整的流程訓(xùn)練，可進(jìn)行三維模擬血壓操作流程訓(xùn)練。系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)操作正誤?？勺孕性O(shè)定顯示收縮壓、舒張壓及心率參數(shù)，可實(shí)時(shí)記錄加壓，降壓的曲線圖，實(shí)時(shí)測(cè)算放氣速度。軟件可以查看操作正誤，并可進(jìn)行無(wú)線打印考核成績(jī)。）

四、技術(shù)參數(shù)

1. 1．系統(tǒng)基本技術(shù)參數(shù)

1. 輸入電源:AC220V±10%(單相三線)；

2. 整體功率：<1kVA；

3. 外形尺寸：850×750×1035mm；

4. 氣源壓力：0.4MPa。

5. 工作環(huán)境：溫度-5oC～+40oC；濕度85%（25oC）；海拔＜4000m；

6. 重量：30Kg

五、設(shè)備配置

1. 系統(tǒng)配置清單

六、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

1. PLC的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1. 數(shù)據(jù)傳輸功能實(shí)驗(yàn)

2. 定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位功能實(shí)驗(yàn)

3. 比較功能實(shí)驗(yàn)

4. 跳轉(zhuǎn)功能的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

5. 子程序調(diào)用功能的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

6. 中斷控制功能的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

1. 傳感器技術(shù)及應(yīng)用

7. 光電傳感器的特性研究及應(yīng)用

8. 電磁傳感器的特性研究及應(yīng)用

9. 壓力傳感器的特性研究及應(yīng)用

1. 氣動(dòng)控制技術(shù)

10. 電控氣動(dòng)閥的工作原理及應(yīng)用

11. 真空發(fā)生器的工作原理及應(yīng)用

12. 氣源組件的工作原理及應(yīng)用

13. 氣缸的工作原理及應(yīng)用

1. 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

14. 直流電機(jī)的控制技術(shù)

1. 機(jī)械結(jié)構(gòu)訓(xùn)練技術(shù)

15. 滾珠絲桿的特性研究及應(yīng)用

16. 圓柱導(dǎo)桿的設(shè)計(jì)及特性研究

1. 步進(jìn)電機(jī)特性

17. 步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性分析

18. 步進(jìn)電機(jī)失步曲線的分析

19. 步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)、停止的升降曲線設(shè)計(jì)

20. 步進(jìn)電機(jī)步距角、絲桿導(dǎo)程、減速箱之間的關(guān)系計(jì)算

21. 驅(qū)動(dòng)器的硬環(huán)配原理

22. 步進(jìn)電機(jī)軟環(huán)配的設(shè)計(jì)

23. 驅(qū)動(dòng)器恒流斬波的工作原理

24. 步距角細(xì)分原理

1. 故障檢測(cè)技術(shù)技能培訓(xùn)

25. 程序故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

26. 參數(shù)故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

27. 電氣接線故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

28. 機(jī)械故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

1. 可擴(kuò)展的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

29. 伺服功能的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

30. 伺服電機(jī)速度位置控制功能的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

31. 伺服電機(jī)定位的控制技術(shù)

32. 步進(jìn)電機(jī)的控制技術(shù)