《机电一体化》实验教学大纲
发布人:系统管理员  发布时间:2014-09-19   浏览次数:2

 课程编号17121151                           大纲执笔人:孙承峰

课程名称:机电一体化                          大纲审批人:冯志华
英文名称Electromenchanical Integration Technology
课程学时54学时                                   实验学时18学时
实验课性质:非独立设课
适用专业:机电类专业
 
一、本课程实验教学目的与要求
本实验课程以德国慧鱼公司生产的机电产品模型为对象,学生通过装配机电模型,对模型进行较为细致的观察和分析,并进行编程运行,检验其功能、性能等效果。通过学生自己组装调试,从而培养学生的动手能力,使学生生动活泼地进行学习,较全面地掌握各类机械机构,机电一体化机构、计算机编程等基本知识,提高学生综合运用各门知识、解决实际问题的能力,并在实验中培养创新能力、想象力和科学技能。
 
二、主要仪器设备及所需台套数
计算机2台;慧鱼模型组3套;变压器电源3个;智能控制接口盒3个。
 
三、实验课程内容和学时分配
序号
实验项目
名称
目 的 要 求
学时分配
实验类型
每组人数
必开、选开
1
躲避边缘机器人
掌握躲避边缘机器人的机构及其工作原理,熟悉软件环境,编写程序。
6
综合
5-15
必开
2
六足行走机器人
掌握六足行走机器人的机构及其工作原理,熟悉软件环境,编写程序。
6
综合
5-15
必开
3
三自由度机械人
掌握三自由度机器人的机构及其工作原理,熟悉软件环境,编写程序。
6
综合
5-15
必开
 
四、实验项目的内容和要求
实验一 躲避边缘机器人
一、实验目的:
1、了解掌握躲避边缘机器人的机构及其工作原理。
2、了解LLWin软件及用LLWin语言的编程,合理控制移动机器人的运动。
3、能进行创意实验设计。
二、实验器材
慧鱼移动机器人组合包一套
慧鱼专用电池盒一个或专用电源一套
PC机一台
LLWIN专用软件一套
接口电路板一块
电缆若干
三、实验原理
机器人都安有能够感知边缘的传感器。这些边缘探测器都连接在车轮上,由车轮的前后左右移动激发传感器,传递不同的信号。如果轮子滚过边缘,接触传感器不再触发,程序就会感知到模型已经到了边界,相应会做出反应。本机器人总共有4个边缘探测器,安装在前后左右四个方位。机器人所行距离用定时马达来控制。
四、实验内容要求
1、按照装配图组装出躲避边缘移动机器人。(参阅指导)
2、按照连线图将机器人各部分的电缆与接口板及计算机连接好。
注意:(1)检查线路的错误,如:插头松动,布线不正确,电缆损坏。
(2)光电传感器,开关,马达的极性。
3、用计算机中的软件(LLWIN)对机器人进行控制操作。
对各个部分进行检测:检测电机能否正反转,接触开关按下后能否产生脉冲。
4、对程序进行改编,使机器人实现更多的功能。
实验二 六足行走机器人
一、实验目的:
1、了解掌握六足行走机器人的机构及其工作原理。
2、了解LLWin软件及用LLWin语言的编程,合理控制行走机器人的运动。
3、能进行创意实验设计。
二、实验器材
慧鱼仿生机器人组合包一套
慧鱼专用电池盒一个或专用电源一套
PC机一台
LLWIN专用软件一套
接口电路板一块
电缆若干
三、实验原理
模拟昆虫的行走方式来制作六足步行机器人,利用“三脚行走步态”行走,就是其中三条腿总是同时离地:一侧的前、后腿和另一侧的中间腿。
三脚行走步态                     
■   □   ■             □   ■   □
                 ——
                            □   ■   □             ■   □   ■
              
接触地面的腿(如图中黑方块所示),形成了稳定的三角形结构。这样,模型同行会保持直立平稳的走姿而不会跌跟头。慧鱼步行机器人的腿部结构是按照“四连杆机构”设计的。“四连杆机构”的结构类型被称为曲柄摇杆结构。在曲柄的作用下,齿轮的活动部分可前后摆动。要调整好单个构件和脚底构件的距离,使得曲柄旋转时,模型的脚以椭圆的轨迹摆动。这样所产生的运动就类似于行走了一步。
四、实验内容与要求
1、要严格按照装配手册安装和调整六个驱动腿部的曲柄,同时触地的三只脚,要保持曲柄位置相同。此时,离地的三只脚的曲柄左180度旋转。曲柄的正确安装位置保证了机器人以正确的步调行走,并形成稳定的“三脚步态”。
2、齿轮一定要用锁紧螺母牢牢固定在轴上,防止机器人在行走过程中方向偏离。
3、模型的左右两侧分别有一个电机(为了使模型走曲线)。为此,必须保证一侧中间的腿与另一侧前、后两腿步调一致。软件是通过接触传感器I1和I2来控制。
4、先参照装配手册搭建模型。用检测接口板把所有的传感器和马达检测两遍,保证全部准确连接。电机的转向: 左转=直行。
任务1
教机器人如何行走。
l         给模型编程,让其按照三脚步态向前直行
l         使用接触传感器I1I2,调整左右腿的一致
l         同时保证异侧的两端的腿和另一侧的中间腿运动方向一致。
任务2
l         编写程序:机器人向前走10步,向左走3步,向右走3步,然后再走10步回来。
l         为不同的方向设计单独的行进路线。
l         Count Loop(循环计数器)来测算行走的步数。
任务3你可以用这种办法教你的步行机器人按照任意步伐行走(p)。
实验三 三自由度机械人
一、实验目的:
1.熟悉慧鱼模型的各个模块。
2.了解三自由度机器人的基本结构。
3.能够运用计算机编程,合理控制机器人的运动。
4.能进行简单创意实验设计。
二、实验器材:
慧鱼工业机器人组合包一套
慧鱼专用电源一套
PC机一台
LLWIN软件一套
接口电路板一块
三、实验原理:
三轴机器人带手臂夹子,四个直流马达可在9V或24V下工作,四个限位开关,四个脉冲计数器,模型定位在稳定的木板上。机械手可在三个自由度移动并可夹取工件。
自由度:轴1:180度;轴2:前进或后退100mm;轴3:160mm的升降。
四、实验内容及要求:
1、按照装配图组装出机器人。
2、按照连线图将机器人各部分与计算机数据线连好。
3、用计算机中的软件(LLWIN)对机器人进行控制操作。
4、对各个部分进行检测:M1,M2,M3,M4,E1~,E2,E3,E4.
5、全部测试通过后再进行以下实验内容。
6、调试出控制程序,进行连续操作。
7、对软件进行改编,使机器人实现更多的功能。
8、实现夹取的换位。
9、改变大臂运动轨迹。
 
五、考核方式
1、实验报告:
根据实验所得数据,进行分析,并得出结论。
2、考核方式:
以实验态度,实验方法,实验报告为依据,给出实验成绩。                                              实验课成绩占课程总成绩的比例为20%。
 
六、实验教材、参考书
1、教材:
机电一体化实验指导书,机械基础课实验教学中心编。
2、参考书:
模型使用说明书,慧鱼公司。
《机械创新设计》,黄纯颖,高等教育出版社,2000年。