模块化机器人实验指导书(学生版).docx

模块化机器人实验指导书目录实验 1 机器人的机械系统及单模块运动 3实验 2 机器人示教编程与再现控制 8实验 3 机器人的搬运装配实验 10实验4机器人链接库VC编程实验 12附录 A MAC-3003SSI2 运动函数列表 15附录B S6S1机器人动态连接库 18实验1 机器人的机械系统及单模块运动1.1 实验目的1、 了解机器人机械系统的组成；2、 了解机器人机械系统各部分的原理及作用；3、 掌握机器人单模块运动的方法1.2 实验设备1、 模块化机器人一台；2、 模块化机器人控制柜一台1.3设备介绍本课程所使用的机器人为6 自由度模块化可拆卸串联机器人，整体组合后其轴线相 互平行或垂直，能够在空间内进行定位，采用伺服电机和步进电机混合驱动，它是一个 多输入多输出的动力学复杂系统整个系统包括机器人1台、控制柜1 台、实验附件1 套（包括轴、套）和机器人控制软件1 套机器人采用模块组合式串联开链结构，即机器人各连杆由旋转关节模块或移动关节 模块组合串联连接，如图1-1 所示各关节轴线相互平行或垂直连杆的一端装在固定 的支座上（底座），另一端处于自由状态，可安装各种工具以实现机器人作业。

关节的作 用是使相互联接的两个连杆产生相对运动各模块的传动采用可视化结构，由锥齿轮、 同步齿型带和谐波减速器等多种传动结构配合实现机器人各模块采用步进电机驱动（模块2采用伺服电机驱动），并通过Windows环境 下的软件编程对机器人控制，使机器人任意组合成2〜6自由度机器人后能够在工作空间 内任意位置精确定位图 1-1 机器人结构 机器人技术参数如表1-1 所示表 1-1 机器人技术参数模块数量6驱动方式步进电机驱动负载能力0.5Kg重复定位精度土 0.8mm动作范围模块1-90° 〜90°模块2-45〜45°模块3-45〜45°模块4-90° 〜90°模块5-45〜45°模块6-180° 〜180°最大速度模块160/ S模块260/ S模块330/ S模块430/ S模块530o / S模块630o / S最大展开半径485 mm咼度685 mm本体重量W10Kg操作方式示教再现/编程电源容量单相 220V 50Hz 3A1.4实验原理机器人各模块机械系统主要由以下几大部分组成：原动部件、传动部件、执行部件 基本机械结构连接方式为原动部件一传动部件一执行部件原动部件包括步进电机和伺服电机两大类，模块2 采用伺服电机驱动方式，模块1、3、4、5、6 采用步进电机驱动方式。

本机器人中采用了同步齿型带传动、谐波减速传动、 行星减速传动、锥齿轮传动、涡轮蜗杆等传动方式执行部件采用了气动手爪机构或电 磁铁吸附机构，以完成抓取、装配等作业1.5 实验步骤1、 了解机器人机械系统中原动部分、传动部分以及执行部分的位置及在机器人系 统中的工作状况；2、 接通控制柜电源，按下“启动”按钮；3、 启动计算机，运行机器人软件，如图1-2 所示；图 1-2 主界面4、在主界面中点击“模块组合方式”按钮，出现如图1-3 所示界面图 1-3 模块组合方式界面5、在“模块组合方式”界面中选择将6 个模块都选上，手爪也选上，点击确定；6、点击主界面“机器人复位”按钮，机器人进行回零运动观察机器人的运动，六 个模块全部运动完成后，机器人处于零点位置；7、点击主界面“模块运动”按钮，出现如图1-4 所示界面；图 1-4 模块运动界面8、 选择“模块 1”，模块方向选择“正向”，启动方式选择“加速”，运动方式选择 “位置模式”，运行速度取默认值，目标位置取30 度，点击“启动”按钮，观察机器人 模块 1运动情况；9、 选择“模块 1”，模块方向选择“反向”，启动方式选择“加速”，运动方式选择 “速度模式”，运行速度取默认值，点击“启动”按钮，观察机器人模块1 运动情况，然 后点击“立即停止”按钮；10、 选择“模块2”，模块方向选择“正向”，启动方式选择“加速”，运动方式选择 “位置模式”，运行速度取默认值，目标位置取-60 度，点击“启动”按钮，观察机器人 模块 2运动情况；11、 选择“模块2”，模块方向选择“反向”，启动方式选择“加速”，运动方式选择 “速度模式”，运行速度取默认值，点击“启动”按钮，观察机器人模块2 运动情况，然 后点击“立即停止”按钮；12、 选择“模块3”，模块方向选择“正向”，启动方式选择“加速”，运动方式选择 “位置模式”，运行速度取默认值，目标位置取30 度，点击“启动”按钮，观察机器人 模块 3运动情况；13、 选择“模块3”，模块方向选择“反向”，启动方式选择“加速”，运动方式选择 “速度模式”，运行速度取默认值，点击“启动”按钮，观察机器人模块3 运动情况，然 后点击“立即停止”按钮；14、 选择“模块4”，模块方向选择“正向”，启动方式选择“加速”，运动方式选择 “位置模式”，运行速度取默认值，目标位置取30 度，点击“启动”按钮，观察机器人 模块 4运动情况；15、 选择“模块4”，模块方向选择“反向”，启动方式选择“加速”，运动方式选择 “速度模式”，运行速度取默认值，点击“启动”按钮，观察机器人模块4 运动情况，然 后点击“立即停止”按钮；16、 选择“模块5”，模块方向选择“正向”，启动方式选择“加速”，运动方式选择 “位置模式”，运行速度取默认值，目标位置取30 度，点击“启动”按钮，观察机器人 模块 5运动情况；17、 选择“模块5”，模块方向选择“反向”，启动方式选择“加速”，运动方式选择 “速度模式”，运行速度取默认值，点击“启动”按钮，观察机器人模块5 运动情况，然 后点击“立即停止”按钮；18、 选择“模块6”，模块方向选择“正向”，启动方式选择“加速”，运动方式选择“位置模式”，运行速度取默认值，目标位置取30 度，点击“启动”按钮，观察机器人 模块 6运动情况；19、 选择“模块6”，模块方向选择“反向”，启动方式选择“加速”，运动方式选择 “速度模式”，运行速度取默认值，点击“启动”按钮，观察机器人模块6 运动情况，然 后点击“立即停止”按钮；20、 点击“退出”按钮，退出模块运动界面；21、 点击主界面“机器人复位”按钮，使机器人回到零点位置；22、 退出机器人软件，关闭计算机。

按下控制柜上的“停止”按钮，断开控制柜电 源1.6 注意事项1、 在老师的指导下进行实验；2、 机器人通电后，身体的任何部位不要进入机器人运动可达范围之内；3、 机器人运动不正常时，及时按下控制柜的急停开实验 2 机器人示教编程与再现控制2.1 实验目的1、 了解机器人示教与再现的原理；2、 掌握机器人示教和再现过程的操作方法2.2 实验设备1、 模块化机器人一台；2、 模块化机器人控制柜一台2.3 实验原理 机器人的示教-再现过程是分为四个步骤进行的，它包括： 机器人示教（teach programming）,就是操作者把规定的目标动作（包括每个运动部件, 每个运动轴的动作）一步一步的教给机器人示教的简繁，标志着机器人自动化水平的高 低记忆,即是机器人将操作者所示教的各个点的动作顺序信息、动作速度信息、 位姿信息等记录在存储器中存储信息的形式、存储存量的大小决定机器人能够进行的 操作的复杂程度再现,便是将示教信息再次浮现,即根据需要,将存储器所存储的信息读出,向执 行机构发出具体的指令至于是根据给定顺序再现,还是根据工作情况,由机器人自动 选择相应的程序再现这一功能的不同,标志着机器人对工作环境的适应性。

操作,指机器人以再现信号作为输入指令,使执行机构重复示教过程规定的各种动 作在示教-再现这一动作循环中,示教和记忆是同时进行的；再现和操作也是同时进行 的这种方式是机器人控制中比较方便和常用的方法之一示教的方法有很多种,有主从式,编程式,示教盒式等多种 主从式既是由结构相同的大、小两个机器人组成,当操作者对主动小机器人手把手 进行操作控制的时候,由于两机器人所对应关节之间装有传感器,所以从动大机器人可 以以相同的运动姿态完成所示教操作编程式既是运用上位机进行控制,将示教点以程序的格式输入到计算机中,当再现 时,按照程序语句一条一条的执行这种方法除了计算机外,不需要任何其他设备,简 单可靠,适用小批量、单件机器人的控制示教盒和上位机控制的方法大体一致,只是由示教盒中的单片机代替了电脑,从而 使示教过程简单化这种方法由于成本较高,所以适用在较大批量的成型的产品中2.4 实验步骤1、 接通控制柜电源,按下“启动”按钮；2、 启动计算机,运行机器人软件；3、 点击主界面“模块组合方式”按钮,按照实际情况选择已组合的模块设备,并 点击“确定”按钮；4、 点击主界面“机器人复位”按钮,机器人进行回零运动。

观察机器人的运动, 所有模块全部运动完成后,机器人处于零点位置；5、 点击“示教”按钮,出现如图2-1 所示界面；6、 在“速度”中选择示教速度（由左到右从低速到高速1.5 度/秒、6 度/秒、12 度/秒、24度/秒共四个挡,默认是6度/秒,一般情况下建议选择12度/秒；在“模块运动”中有每个关节的正反向运动，持续按下相应模块的按钮，机器人的模块会按照指 令运动，松开相应的按钮，机器人的模块会停止运动；7、 在机器人“模块状态”和“当前坐标”中，可以实时显示机器人的运动状态， 当每运动到一个点，必须按下“记录”按钮，在再现时机器人将忽略中间过程而只再现 各个点，在“示教列表”中会记录并显示机器人相应模块运动的信息，继续运动其他模 块，直到整个示教程序完成；图 2-1 示教界面8、 点击“保存”按钮，示教完的信息以(*.RBT6)格式保存在示教文件中；9、 点击“再现”按钮，机器人按照记录的机器人各模块信息再现一遍运动轨迹10、 点击“清空”按钮会把示教列表全部清除11、 点击“退出”按钮，退出当前界面；12、 点击“机器人复位”按钮，使机器人回到零点位置；13、 按下控制柜上的“停止”按钮，关闭计算机；14、 断开控制柜电源。

实验 3 机器人的搬运装配实验3.1 实验目的1、 了解机器人完成搬运作业的过程；2、 掌握机器人示教作业的方法3.2 实验设备1、 模块化机器人一台；2、 模块化机器人控制柜一台3.3 实验原理对装配操作统计的结果表明，其中大多数为抓住零件从上方插人或连接的工作串联关节型机器人就是专门为此而研制的一种成本较低的机器人它共有6 个自由度，六 个回转关节手爪安装在手部前端，相当于人手的功能事实上用一种手爪很难适应形状各异的 工件，通常按抓取对象的不同需要设计其手爪3.4 实验步骤1、 接通控制柜电源，按下“启动”按钮；2、 启动计算机，运行机器人软件；3、 在“模块组合方式”界面中选择6 个模块和手爪；4、 点击主界面“机器人复位”按钮，机器人进行回零运动观察机器人的运动， 六个模块全部运动完成后，机器人处于零点位置；5、 点击“示教”按钮，出现如图3-1 所示界面；6、 打开气泵，点击手爪“张开”、“闭合”按钮，测试手爪气路部分连接状态；7、 将轴和轴套放入实验架对应的位置；8、 在示教界面中将机器人运动到与轴比较接近位置，每示教一步都要记录；9、 比较精确。