《機電一體化綜合訓練》總結(jié)姓名吳雪泥學號08908060實驗組寶貝車第一組、流水線第一組、機械臂第一組實驗指導教師史穎剛、朱兆龍、劉利西北農(nóng)林科技大學機械與電子工程學院2011年7月機電一體化綜合訓練實習總結(jié)一、寶貝車總結(jié)1、硬件組裝首先將寶貝車的基本構(gòu)架組裝好，根據(jù)安裝的教程進行伺服電機的連接、調(diào)整、測試，觀察電機運轉(zhuǎn)情況并確保主板和電機之間的電氣連接正確。2、基本原理的學習1）伺服電機運轉(zhuǎn)原理：通過微機編程發(fā)送一系列的脈沖給伺服電機，調(diào)整脈寬來控制電機的運轉(zhuǎn)速度和方向。其中是利用延時函數(shù)delay_nms或delay_nus，改變參數(shù)n的值來改變高低電平的持續(xù)時間，實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)；利用for循環(huán)的循環(huán)次數(shù)來控制電機的運行時間。P1_0高低電平輸出到右側(cè)電動機，P1_0高低電平輸出到左側(cè)電動機。由于脈寬為1.5ms時電機靜止不動，為1.3ms時電機全速順時針旋轉(zhuǎn)，為1.7ms時全速逆時針旋轉(zhuǎn)，即是當delay_nus（n）中的1300<n<1500時電機順時針旋轉(zhuǎn)，1500<n<1700時電機逆時針旋轉(zhuǎn)。從而設(shè)置控制單片機上的P1_0和P1_1的高電平的延時參數(shù)和循環(huán)次數(shù)，來完成寶貝車的直行、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。同時也可利用逐漸改變n的實現(xiàn)勻加速、勻減速、變加速的運動；利用for循環(huán)次數(shù)來改變左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動角度，使其盡量接近于90°。2）觸須導航的原理觸須電路示意圖首先安裝觸須并根據(jù)電路圖進行外部硬件接線。每個觸須都是常開開關(guān)。當觸須沒被觸動時，電路中沒有電流，連接觸須的I/O口管腳電壓為5V，為高電平；當觸須觸動時，電路接通，電流流向地端，I/O口管腳電壓為0。由此來檢測是否有障礙物，利用單片機讀入P1_5和P2_3的狀態(tài)，再通過編程分析、處理實現(xiàn)躲避障礙物的運動控制，控制電機運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。在此基礎(chǔ)上，編程完成墻角處理，計下觸須交替觸動總次數(shù)。其中記住每個觸須的舊狀態(tài)和當前狀態(tài)，進行對比，狀態(tài)相反，計數(shù)加一，達到預(yù)定次數(shù)，可認定到了墻角，執(zhí)行后退并連轉(zhuǎn)2次，實現(xiàn)反向。這個預(yù)定的次數(shù)設(shè)定為4次就可以了。3）紅外線導航的原理紅外線發(fā)射器發(fā)射紅外線，當遇到物體時紅外光反射回來，由紅外檢測器接收，并將信號發(fā)送給單片機進行處理，再實現(xiàn)運動控制。IR接線圖如下圖所示：P36P35P13P12P36P35P13P12工作原理：P1_2和P1_3引腳控制左邊的紅外傳感器，P3_5和P3_6引腳控制右邊的紅外傳感器，當通過給單片機的P1_3和P3_6設(shè)置高電平時候三極管Q1和Q2被導通此時兩邊的IRLED開始發(fā)出紅外線。如果前方?jīng)]有障礙物紅外光沒有被反射回來此時光敏二極管接受不到光處于截止的狀態(tài)，輸出高電平；如果前面有障礙物的話紅外光被反射回來被光敏二極管所接受，二極管處于導通狀態(tài)此時輸出低電平。3、程序、軟件運行和小車測試通過keilC軟件進行程序的編寫、運行、調(diào)試，生成16進制文件，再由ISP軟件將其下載到單片機中，控制寶貝車的運動。該程序可實現(xiàn)觸須導航和紅外導航兩種功能，如下：#include<BoeBot.h>#include<uart.h>voidshot(){intcounter;for(counter=1;counter<38;counter++)//開始/復(fù)位信號{P3_6=1; P1_3=1;delay_nus(13);P3_6=0; P1_3=0;delay_nus(13);}}intP1_5state(void)//確定P1_5狀態(tài){return(P1&0x20)?1:0;}intP1_2state(void)//確定P1_2狀態(tài){return(P1&0x04)?1:0;}intP2_3state(void)//確定P2_3狀態(tài){return(P2&0x08)?1:0;}intP3_5state(void)//確定P3_5狀態(tài){return(P3&0x20)?1:0;}voidForward(void)//向前走子程序{P1_1=1;delay_nus(1700);P1_1=0;P1_0=1;delay_nus(1300);P1_0=0;delay_nms(20);}voidLeft_Turn(void)//向左轉(zhuǎn)子程序{inti;for(i=1;i<=26;i++){P1_1=1;delay_nus(1300);P1_1=0;P1_0=1;delay_nus(1300);P1_0=0;delay_nms(20);}}voidRight_Turn(void)//向右轉(zhuǎn)子程序{inti;for(i=1;i<=26;i++){P1_1=1;delay_nus(1700);P1_1=0;P1_0=1;delay_nus(1700);P1_0=0;delay_nms(20);}}voidBackward(void)//向后退子程序{inti;for(i=1;i<=30;i++){P1_1=1;delay_nus(1300);P1_1=0;P1_0=1;delay_nus(1700);P1_0=0;delay_nms(20);}}intmain(void){intcounter;uart_Init();printf("ProgramRunning!\n");for(counter=1;counter<=1000;counter++)//開始/復(fù)位信號{P1_4=1;delay_nus(1000);P1_4=0;delay_nus(1000);}while(1){shot();if((P1_2state()==0)&&(P3_5state()==0))//紅外線檢測到墻角{Backward();//向后Left_Turn();//向左Left_Turn();//向左}elseif(P1_2state()==0)//紅外線檢測到左邊有障礙物{Backward();//向后Right_Turn();//向右}elseif(P3_5state()==0)//紅外線檢測到右邊有障礙物{Backward();//向后Left_Turn();//向左}elseForward();//向前if((P1_5state()==0)&&(P2_3state()==0))//胡須檢測到墻角{Backward();//向后Left_Turn();//向左Left_Turn();//向左}elseif(P1_5state()==0)//胡須檢測到右邊有障礙物{Backward();//向后Left_Turn();//向左}elseif(P2_3state()==0)//胡須檢測到左邊有障礙物{Backward();//向后Right_Turn();//向右}elseForward();//向前}}最后通過測試，寶貝車能完成設(shè)定的功能。二、流水線總結(jié)1、任務(wù)目的首先了解模擬生產(chǎn)線的組成，建立生產(chǎn)線的概念；認識生產(chǎn)線的機械結(jié)構(gòu)和傳動原理；學習氣動元件、傳感器的工作原理并熟悉模擬生產(chǎn)線的控制電路原理；掌握PLC控制系統(tǒng)的編程軟件，學習各單元之間的通信方法和系統(tǒng)調(diào)試。其次要求熟悉機械部分、氣動部分、傳感器部分、PLC部分及電氣控制部分的基本工作原理，并能分析其工作過程。我們這組本次負責的是上料監(jiān)測站。2、系統(tǒng)工作原理1）機構(gòu)組成上料檢測站機構(gòu)示意圖說明：回轉(zhuǎn)上料臺將工件依次送到檢測工位提升裝置將工件提升并檢測工件顏色。通動機間歇運動來帶動回轉(zhuǎn)上料臺進行物料的傳送，提升則利用了一個汽缸來進行。本站的整個過程可描述為：按下上電按鈕，復(fù)位燈閃爍。按下復(fù)位按鈕，并檢測到升降臺下降到位，則開始等閃爍，復(fù)位燈滅。按下開始按鈕，開始燈滅，電機帶動料斗框旋轉(zhuǎn)，10秒后停止旋轉(zhuǎn)。當光電傳感器檢測有料一秒后升降臺上升。當磁位傳感器檢測上升到位時，系統(tǒng)將信息發(fā)往下一站，升降臺保持原位，此時有一秒的延時，在這期間，光電傳感器檢測物料顏色，并將此信息發(fā)往后續(xù)各站。當下一站取走物料后，也將信息傳回本站，升降臺下降，開始取下一個物料。當單/聯(lián)開關(guān)打到聯(lián)這一邊，且手/自開關(guān)打到自這一邊時，程序是連續(xù)自動執(zhí)行的。當上兩種情況相反時，程序是單步執(zhí)行，每按一次特殊按鈕執(zhí)行一步。2）氣動、傳感器部分本站電磁閥為二位五通單線圈電磁閥，型號為：SY3120-5LZD-M5本站的執(zhí)行機構(gòu)是由單向電磁閥控制的氣缸，氣缸左右兩端的沖排氣實現(xiàn)推桿的伸出與縮回。本站的傳感器的應(yīng)用上主要有2個電磁式傳感器和2個光電式傳感器，共4個傳感器。其中紅外光電傳感器的型號為E3F-DS20C4，一個檢測升降臺是否有物體存在，另一個檢測物體的顏色；電磁式傳感器的型號為D-C73,主要是用來檢測本站上料平臺的位置。3）PLC部分工作原理：PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在PLC運行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。編程框圖如下：I／O分配及電氣連接X001~X007為傳感器輸入 Y001~Y007為PLC動作輸出X010：開始 Y010：開始燈X011：復(fù)位 Y011：復(fù)位燈X012：特殊Y014：停止燈X013：手/自Y000：電機旋轉(zhuǎn)X014：單/聯(lián)Y003：上升X015：停止Y22：廢品X016：上電Y21：小工件顏色X000：有料Y20：大工件顏色X001：白色Y20、21、22、24對應(yīng)后站的X20~23。X005：上升到位X006：下降到位X20~X25、Y20~Y25：為通訊口梯形圖：梯形圖各個步驟的意義：第0步：將采集到的信息送入數(shù)據(jù)寄存器D8176~D8180；第26步：開始M0得電并自鎖；第30步：復(fù)位、上電按鈕按下，M1得電并自鎖與M0互鎖；第36步：平臺下降到位，M2得電并自鎖；第41步：開始按鈕按下或平臺下降到位M3得電，若特殊按扭沒按下T0開始計時，計時時間為10秒；第53步：傳感器檢測有料，T1開始計時，計時時間為1秒；第58步：T1計時時間到M4得電，與M3互鎖；第64步：平臺上升到位M5得電T2開始計時，計時時間為1秒;第72步：通訊口得電，單/聯(lián)按鈕按下，或特殊按鈕按下，M6得電，并自鎖；第82步：按下上電按鈕，復(fù)位燈閃亮；第86步：M2得電，開始燈閃亮；第89步：M3得電，電機旋轉(zhuǎn)，T0計時時間到停止旋轉(zhuǎn)；第92步：M4/M5得電，平臺上升；第95步：M5得電，傳感器檢測上升到位向后面各占輸出信號；第98步：M5得電，傳感器檢測工件為白色，給Y020置位，否則復(fù)位，若T2計時時間到停止檢測。三、機械臂總結(jié)1、系統(tǒng)的認識機械臂的機械傳動部分的結(jié)構(gòu)：二自由度機械臂只有兩個旋轉(zhuǎn)運動關(guān)節(jié)，在第二個旋轉(zhuǎn)運動關(guān)節(jié)的末端安裝了筆和筆架便于驗證機械臂末端的運動軌跡，主要使用交流伺服電機和諧波減速器驅(qū)動。工作原理：在PC機的控制下，程序通過一軸編碼器、二軸編碼器，分別驅(qū)動交流伺服電機、步進電機工作，再通過諧波齒輪減速器驅(qū)動大小機械臂轉(zhuǎn)動，小機械臂帶動畫筆工作，當畫筆間斷工作時，電磁鐵便工作，提起畫筆，最終完成所做的任務(wù)。控制系統(tǒng)如下圖所示：PC機發(fā)出位置和軌跡指令,負責人機界面的管理和其它管理工作；運動控制卡接收PC機發(fā)出的位置和軌跡指令，進行規(guī)劃處理，轉(zhuǎn)化成伺服驅(qū)動器可以接收的指令格式，發(fā)給伺服驅(qū)動器；伺服驅(qū)動器將變頻信號源（微機或數(shù)控裝置等）送來的脈沖信號及方向信號按要求的配電方式自動地循環(huán)供給電動機各相繞組，以驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)子正反向旋轉(zhuǎn)；增量式光電編碼器測出被測軸的相對轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)動方向，并發(fā)出脈沖信號；交流伺服電機為系統(tǒng)提供驅(qū)動動力。2、ROBOTDRAW軟件學習了robotdraw繪圖語言，對于基本格式、定義、循環(huán)體及函數(shù)有了一定了解和應(yīng)用，會用sin,cos,MoveTo,LineTo這四個函數(shù)繪制一些圖形，根據(jù)自己的一些簡單設(shè)計和計算坐標進行了仿真繪圖。3、編寫程序及繪圖效果1）機電3人組VARfloati;floatr;floatx;floaty;floatp;floata;floatb;BEGINMoveTo(67,55);LineTo(67,105);MoveTo(55,71);LineTo(79,71);MoveTo(67,71);LineTo(55,100);MoveTo(67,71);LineTo(79,100);MoveTo(82,68);LineTo(82,105);MoveTo(82,68);LineTo(93,68);LineTo(93,105);LineTo(100,105);LineTo(100,100);MoveTo(140,70);LineTo(140,90);LineTo(170,90);LineTo(170,70);LineTo(140,70);MoveTo(140,80);LineTo(170,80);MoveTo(155,55);LineTo(155,103);LineTo(180,103);LineTo(180,95);MoveTo(215,70);LineTo(215,100);LineTo(230,100);LineTo(230,70);LineTo(215,70);MoveTo(235,70);LineTo(235,100);LineTo(250,100);LineTo(250,70);LineTo(235,70);MoveTo(235,85);LineTo(250,85);MoveTo(255,70);LineTo(270,70);LineTo(270,85);LineTo(255,85);LineTo(255,100);LineTo(272,100);MoveTo(166,150);LineTo(175,180);LineTo(184,150);LineTo(193,180);LineTo(202,150);i=0;p=3.1415926;r=15;x=222.5;y=165;MoveTo(x,y-r);while(i<=180){a=x-r*sin(i*p/180);b=y-r*cos(i*p/180);LineTo(a,b);i=i+4;}MoveTo(222.5,150);LineTo(228,150);MoveTo(222.5,179);LineTo(228,179);MoveTo(233,150);LineTo(252,150);LineTo(233,179);LineTo(254,179);END2）囧jiongVARfloati;floatr;floatx;floaty;floatp;floata;floatb;BEGINMoveTo(200,160);LineTo(200,80);LineTo(120,80);LineTo(120,160);LineTo(200,160);MoveTo(150,90);LineTo(130,110);MoveTo(170,90);LineTo(190,110);MoveTo(180,150);LineTo(180,120);LineTo(140,120);LineTo(140,150);LineTo(180,150);MoveTo(150,120);LineTo(150,135);LineTo(155,135);LineTo(155,120);MoveTo(165,120);LineTo(165,135);LineTo(170,135);LineTo(170,120);MoveTo(160,80);LineTo(160,30);MoveTo(140,80);LineTo(120,40);MoveTo(180,80);LineTo(200,40);i=0;p=3.1415926;r=30;x=270;y=190;MoveTo(x+r,y);while(i<=360){a=x+r*cos(i*p/180);b=y-r*sin(i*p/180);LineTo(a,b);i=i+2;}i=0;r=9;x=257;y=185;MoveTo(x+r,y);while(i<=360){a=x+r*cos(i*p/180);b=y-r*sin(i*p/180);LineTo(a,b);i=i+2;}i=0;r=9;x=283;y=185;MoveTo(x+r,y);while(i<=360){a=x+r*cos(i*p/180);b=y-r*sin(i*p/180);LineTo(a,b);i=i+2;}MoveTo(265,185);LineTo(274,185);MoveTo(248,185);LineTo(238,183);MoveTo(292,185);LineTo(302,183);MoveTo(270,196);LineTo(265,204);LineTo(270,212);LineTo(275,204);LineTo(270,196);MoveTo(50,190);LineTo(65,190);LineTo(65,205);LineTo(50,205);LineTo(50,220);LineTo(65,220);MoveTo(74,190);LineTo(74,220);LineTo(89,220);LineTo(89,190);LineTo(74,190);MoveTo(98,190);LineTo(98,220);MoveTo(110,190);LineTo(110,220);MoveTo(119,216);LineTo(121,220);MoveTo(147,190);LineTo(132,190);LineTo(132,220);LineTo(147,220);LineTo(147,205);LineTo(132,205);END四、個人體會與總結(jié)本次為期兩周的實習完成了三個部分的，包括流水線生產(chǎn)、二自由度機械臂、寶貝車實習。這個實習的過程中，學到了很多在平時書本中學不到的東西，不僅讓我們了解了機電一體化控制的基本方式，也使小組成員對于機電一體化加工的實際應(yīng)用有了初步的思路，同時也發(fā)現(xiàn)了自己在學習中也存在許多不足之處，不斷完善自己。首先說說流水線生產(chǎn)部分。我們這組負責的是第一站即上料檢測站，由于之前的機電一體化實習對機械部分有了一定的認識和了解，所以這次主要是對PLC控制部分做了詳細的分析，掌握了上料站的工作原理和特點，根據(jù)需要的動作需求，繪制工作流程圖，分析得到順序功能圖，從而實現(xiàn)梯形圖的編寫。在實習過程中，擴充了一些課本上忽略的知識，了解了更多的PLC知識，發(fā)現(xiàn)自己有很多東西沒搞懂，需要通過自己查資料完成了解。而且對于這學期我們所學習的PLC課程有了更加實踐的認識，將課本的知識應(yīng)用到了模擬的實際生產(chǎn)過程中，并使我對本站上的PLC控制系統(tǒng)以及PLC的選取和控制有了一定的了解。同時也認識到PLC實現(xiàn)控制對于現(xiàn)代化的生產(chǎn)是十分重要的。接下來進行的是二自由度機械臂的實習。剛開始對機械臂控制系統(tǒng)進行實物分析，觀看了安裝過程的視頻，對其結(jié)構(gòu)及控制過程有了初步的了解，對于以前學過的諧波齒輪減速器進一步加深了認識。再通過查看數(shù)控原理課本，對自由臂的運動學分析進行了學習，由各個關(guān)節(jié)的空間坐標運動來控制機械臂的空間運動。簡單了解了其工作的基本原理后，學習了robotdraw軟件及編