河南机电高等专科学校《机电传动控制》实训说明书专业：机电一体化技术班级：机电124班学号：1202124XX姓名：2015 年03 月21日前言随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。

另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。

研制机器人的最初目的是为了帮助人们摆脱繁重劳动或简单的重复劳动，以及替代人到有辐射等危险环境中进行作业，因此机器人最早在汽车制造业和核工业领域得以应用。

随着机器人技术的不断发展，工业领域的焊接、喷漆、搬运、装配、铸造等场合，己经开始大量使用机器人。

另外在军事、海洋探测、航天、医疗、农业、林业甚到服务娱乐行业，也都开始使用机器人。

六自由度工业机器人是个较新的课题，虽然其在国外已经具有了较完善的研究，但是在国内对于它的研究依旧停留在较低的水平上。

机器人技术几种了机械工程、电子技术、计算机技术、自动化控制理论及人工智能等多学科的最新研究成果，代表机电一体化的最高成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一。

在传统的制造领域，工业机器人经过诞生、成长、成熟期后，已成为不可缺少的核心自动化装备，目前世界上有近百万台工业机器人正在各种生产现场工作。

在非制造领域，上至太空舱、宇宙飞船、月球探索，下至极限环境作业、医疗手术、日常生活服务，机器人技术的应用以拓展到社会经济发展的诸多领域。

目录一、实训目的 (1)二、多空模块化可拆装串联机器人的认识 (2)1、多空模块化机器人的结构认识 (2)2、多空模块化机器人的机械系统认识 (2)三、多空模块化机器人的安装 (4)1、机器人电缆和气路连接 (4)2、S7-200PLC编程软件的安装 (5)四、机器人的控制 (7)1、机器人的手动控制 (7)1、PLC编程软件控制 (10)五、心得体会 (12)一、实训目的1、进一步了解可编程控制器（PLC），通过实训使我们跟好的了解PLC 将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体的魅力。

2、系统训练创新能力和实践能力，并在实训中培养我们的动手能力和团队协作能力。

3、认识小型机器人硬件原理及编程，学习多控模块机器人原理，掌握齿轮控制等机械知识。

4、学习小型机器人的安装及调试培养遇到问题及解决问题的能力。

5、开阔学生视野更进一步了解机电一体化行业的前景。

6、培养学生的职业素养为以后工作打下良好基础。

7、培养自己善于观察、勤于思考的良好的学习习惯以及严谨的科学态度和实际动手能力，使理论与实践得到很好地结合。

二、多控制模块化可拆装串联机器人的认识1、多控模块化机器人的结构认识在实训开始的第一天，在老师的带领下我们首先开始了对多控模块机器人的认识。

模块化机器人有六个基本模块组成，按照机器人关节区分，可分为模块1至模块6，模块从1到6逐节组合。

每一模块单独可以控制运行，模块本身末端有旋转运动、回转运动两种形式，六个模块组合之后构成类似工业串联机器人形式。

每一模块采用透明式封装，可以直观的看到内部传动结构，运动情况。

模块内部传动结构完全体现工业机器人特点并微缩，而且结构多样化。

多空模块化机器人采用了工业上常用的同步带传动、蜗轮蜗杆穿传动以及齿轮传动等主要结构形式。

如图2-1、图2-2所示：图2-1 图2-22、多控模块化机器人的机械系统认知多模块化机器人机械系统的认知其实验设备为模块化机器人一台以及模块化机器人控制柜一台。

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→传动部件→执行部件。

原动部件包括步进电动机和伺服电动机，模块2采用步进电机或伺服电机驱动方式；模块1、3、4、5、6采用步进电机驱动方式。

本机器采用了同步齿形带传送、谐波减速传动、星行减速传动、锥齿轮传动、蜗轮蜗杆等传动方式。

执行部件采用了电磁铁或气动手抓吸附机构以完成抓取、装配等作业，本实训以气动手抓机构完成抓取为主。

其传动简图如图2-3所示图2-3三、多空模块化机器人的安装1、机器人电缆线和气路连接在老师的带领下我们首先开始了机械手臂的安装，即将其安装在工作台上进行固定，固定完成后便开始了机器人本体电缆线及气路的连接，机器人的本体线缆共有九条，分别从W1至W9，其具体连接线路如下图3-1所示：图3-1然后是控制柜电缆线连接以及运动控制卡电缆线的连接，运动控制卡电缆线的连接是将MAC-3002SSP4和MAC-3002SSP2运动控制卡安装到计算机内的PCI插槽上并固定好，控制柜内部有两条运动控制卡电缆，将他们分别连接到两块运动控制卡上并注意电缆线的连接不能松动。

最后是电源线以及气路连接，直接将电源线插在电源插排上，为抗干扰和防止触电，控制柜需要进行第三种接地，接地线型号为1.5mm ²以上。

至于气路连接直接将气泵-电磁阀-手抓依次相连接好即可。

2、S7-200PLC编程软件的安装S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。

在本控制系统中使用的PLC为CPU 224XP CN，如图3-1所示图3-1编程器有简易型和智能型。

简易型编程器是袖珍型的，简单实用，价格低廉，是一种很好的现场编程及监测工具，但显示功能较差，只能用指令方式输入，使用不够方便。

智能型编程器采用计算机进行编程操作，将专用的编程软件装入计算机内，可直接采用梯形图语言编程，实现在线监测，非常直观，且功能强大。

S7-200系列PLC的专用编程软件为STEP7-Miro/WIN。

本系统的的控制程序是基于西门子公司提供的STEP 7-MicroWIN V4.0 incl. SP6 编写的。

该版本的编程软件将Modbus通讯指令库集于其中，无需另外安装，使用方便。

将该软件安装于Windows xp操作系统的计算机，进行PLC程序的编写。

编写完成后，通过S7-200PLC专用编程电缆建立PC机与PLC的通讯，将程序下载到PLC，从而对系统进行控制。

将安装包考至计算机上面，双击SETUP.EXE，开始按照步骤依次进行编程软件安装。

为了方便大家学习和使用软件也可将语言环境设置为“中文”在Tools的下拉菜单中选择“Options”选择第一项“General”在右方“Language”栏中选择“Chinese”然后点击“OK”在弹出的对话框中点击“确定”即可。

四、机器人控制1、机器人手动控制多模块机器人的手动控制首先将手动控制区与本体控制区之间通过转接线连接，一一对应连接，如表4-1所示。

手动控制区本体控制区插孔颜色说明插孔颜色1CP 红1轴脉冲信号1CP 红1DIR 红1轴脉冲信号1DIR 红2CP 绿2轴脉冲信号2CP 绿2DIR 绿2轴脉冲信号2DIR 绿3CP 黄3轴脉冲信号3CP 黄3DIR 黄3轴脉冲信号3DIR 黄4CP 蓝4轴脉冲信号4CP 蓝4DIR 蓝4轴脉冲信号4DIR 蓝5CP 白5轴脉冲信号5CP 白5DIR 白5轴脉冲信号5DIR 白6CP 黑6轴脉冲信号6CP 黑6DIR 黑6轴脉冲信号6DIR 黑电磁阀红电磁阀信号电磁阀红表4-1按照表格4-1连接好转接线后确认各电缆和气路连接正确确认各轴电动机驱动器参数设置正确，然后启动气泵到预定压力，接通气路，最后接通本体控制区电源，于两秒后启动按钮，然后则开始调节1轴“速度”按钮和“正向/反向”旋钮，选择不同速度和方向，按下“启动”按钮，观察各轴的随度和运行方向，以后2到6轴的做法于一轴相同即可。

PLC手动控制区机械手复位位置通过操作PLC控制键位，使机械手完成相应的动作如下图所示：机械手到达工件上方机械手抓紧工件机械手抬机械手到达另一工位上方机械手放下工件机械手松开工件在完成一个按键的动作时要按记录键，使计算机记住我们的操作之后让机械手自动完成相应的动作。

2、PLC编程软件控制为了能够让我们熟悉S7-200PLC编程软件的操作界面、掌握新建PLC程序的方法、掌握S7-200PLC进行编程的方法以及掌握PLC程序下载的方法，在老师的带领下，我们开始了对S7-200PLC编程软件熟悉。

多模块机器人的PLC控制的原理是通过一个简单的PLC控制程序对可拆装模块化多控机器人控制系统的手抓进行控制，使我们初步掌握PLC主从站联机工作的过程及对硬件系统的控制方法。

在此编写一段简单的控制程序为例，其条件为，上电无任何操作时，Q0.0输出，Q0.0指示灯亮；输入点I0.0接通，Q0.1输出，Q0.1指示灯亮；输入点I0.1接通，Q0.1输出，Q0.1指示灯灭；输入点I0.2接通，Q0.3输出，Q0.3指示灯亮；输入点I0.2断开，Q0.3停止输出，Q0.3指示灯灭；打开STEP 7-Micro/WIN软件新建好项目后开始梯形图的输入，其最终程序的录入如图4-2所图4-2录入程序完毕后，建立PC与PLC的通信，即可通过PLC编程电缆将程序下载至PLC。

下载完成后，将PLC硬件模式切换回“RUN”模式，然后程序便开始运行，注意设备的变化。

注意实验完成后，将资料光盘中的“可拆装模块化多控机器人.wap”，将其下载至S7-200PLC中，恢复PLC里原有的程序，否则系统可能不能正常运行。

五、实训的心得体会在为期近两周的实训过程中，确实遇到了各种各样的问题，如调试思路正确但是没有能够进行找到合适的方法进行进一步的实验，实训中对于程序的编写以及目录结构的认知上存在偏差，其主要原因还是基础功不扎实，把握系统的能力不足，这为我们以后的学习和工作提了一个醒。

此次实训给我最深的体会就是：理论+细心+实践才能在实际生产中体现所学知识的价值。

在嵌入式行业发展如此快速完善的今天，理论与细心与实际的完美结合才能让自己在专业领域占有一席之地。

在实训中，我进一步了解了多控模块化机器人及相关组件的组装，也对机器人有了更深入的了解。

在整个机器人实训期间，我体会到了自己的进步，并且从中也体会到了它的快乐。

机器人实训也让我明白了：第一，通过实践真正觉得自己可以做些什么了有点存在的小成就感；第二，通过机器人实训，加强了我们的动手实践能力和设计创新精神。

作为信息时代的大学生基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。

第三，机器人实训的这些日子里，大家的团队精神得到了很大的加强，闭门就会造车那是不可能的事情。

在为期两周的机器人实训当中感触最深的便是实践联系理论的重要性，当遇到实际问题时，只要认真思考，运用所学的知识，一步一步的去探索，是完全可以解决遇到的一般问题的。

本次机器人实训的目的主要是：使我们对机器人相关操作有一定的感性和理性认识，培养和锻炼我们的实际动手能力。

使我们的理论知识与实践充分地结合，作到不仅具有专业知识，而且还具有较强的实践动手能力，能分析问题和解决问题的应用型技术人才，为以后的顺利就业作好准备。