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一、概述

雙軸機械手實訓(xùn)裝置主要由滾珠絲杠副機構(gòu)、雙軸控制的機械手、步進電機及驅(qū)動、伺服電機及驅(qū)動、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、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)自動化生產(chǎn)的工作過程，為學(xué)生提供了綜合訓(xùn)練的實驗環(huán)境。

雙軸機械手實訓(xùn)裝置綜合應(yīng)用了現(xiàn)代機械技術(shù)、自動控制、計算機控制、數(shù)控技術(shù)、氣動技術(shù)應(yīng)用、傳感器等多種技術(shù)，是典型的機電一體化控制裝置。該裝置有助于學(xué)生對機械設(shè)計、電氣自動化、自動控制、計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等知識的學(xué)習(xí)，對可編程控制器的程序設(shè)計、電機驅(qū)動及控制等技術(shù)的應(yīng)用能夠得到實際的訓(xùn)練，提高學(xué)生的機電控制系統(tǒng)的設(shè)計、裝配、調(diào)試的綜合能力。

圖1 雙軸機械手實訓(xùn)裝置

二、實訓(xùn)裝置組成

1．雙軸控制機械手平面運動

   雙軸控制機械手主要由X、Y軸滾珠絲杠副機構(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。

滾珠絲杠副機構(gòu)與電機輸出軸通過彈性聯(lián)軸器連接，電機轉(zhuǎn)動時，與滾珠絲杠副螺母塊連接的滑塊沿著導(dǎo)柱做直線運動。當(dāng)與X、Y軸滾珠絲杠副機構(gòu)分別連接的X、Y軸電機轉(zhuǎn)動時，雙軸控制的機械手作平面軌跡運動。滾珠絲杠副機構(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械手超程。

2．雙軸控制機械手提升、下降運動

雙軸控制的機械手除了作平面運動外，還要作提升、下降運動。該過程由氣動回路控制。氣動回路主要由過濾減壓閥、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，由電磁閥控制進入升降氣缸的氣源并使其換向，使升降氣缸伸縮，實現(xiàn)雙軸控制機械手提升、下降運動。

3．電氣控制

雙軸控制機械手實訓(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、步進電機及驅(qū)動、伺服電機及驅(qū)動等組成。實訓(xùn)裝置設(shè)有自動/手動控制兩種控制模式，手動控制模式是通過操作設(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程序控制X、Y軸電機驅(qū)動器和氣動電磁閥，使X、Y軸電機旋轉(zhuǎn)和升降氣缸伸縮，帶動雙軸控制機械手作平面運動和提升、下降運動。自動控制控制模式是在可編程控制器的自動程序驅(qū)動下，控制X、Y軸電機驅(qū)動器和氣動電磁閥，使得X、Y軸電機旋轉(zhuǎn)和升降氣缸伸縮，帶動雙軸控制機械手作平面運動和提升、下降運動。

三、實訓(xùn)裝置的特點

雙軸機械手實訓(xùn)裝置綜合應(yīng)用了多學(xué)科技術(shù)，適用于機械原理、自動控制原理、數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機床、電氣控制與可編程控制器、傳感器與檢測技術(shù)、計算機控制技術(shù)等課程的實踐教學(xué)。除此之外，雙軸機械手實訓(xùn)裝置具有如下特點：

1. 系統(tǒng)采用機電一體化結(jié)構(gòu)。

2. 裝置的控制模式分為手動控制和自動控制，手動狀態(tài)可以直接分步控制各軸的正反轉(zhuǎn)、氣缸運行，并自由控制抓取機構(gòu)，讓學(xué)生了解各部件運行的基本機構(gòu)和基本電路構(gòu)成。自動模式可以實現(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。可編程控制器可由學(xué)生自由選擇，給學(xué)生自由設(shè)計實驗項目提供了更充足的空間。

3. 可以替換采用步進或是伺服電機實現(xiàn)更高精密要求的運動控制。

4. 目前國內(nèi)同行廠家的單軸位置控制系統(tǒng)在機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)上還加入了氣動結(jié)構(gòu)實現(xiàn)工具的抓舉和擺放，使實驗結(jié)果更加直觀易懂的同時，更吻合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造。

5. 開放性更強，裝置的機械部分可以自由安裝和位置自由調(diào)整，系統(tǒng)提供典型實驗線路，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)計電路，以完成不同深度和廣度的實驗項目和內(nèi)容。

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

7. 實驗臺中所用到的元器件均采用國內(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)品實景圖及實驗指導(dǎo)書電子版。

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

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、實訓(xùn)內(nèi)容

1. PLC的設(shè)計與應(yīng)用

1. 數(shù)據(jù)傳輸功能實驗

2. 定時、計數(shù)、移位功能實驗

3. 比較功能實驗

4. 跳轉(zhuǎn)功能的應(yīng)用實驗

5. 子程序調(diào)用功能的應(yīng)用實驗

6. 中斷控制功能的應(yīng)用實驗

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. 氣動控制技術(shù)

10. 電控氣動閥的工作原理及應(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. 運動控制系統(tǒng)

14. 直流電機的控制技術(shù)

1. 機械結(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)計及特性研究

1. 步進電機特性

17. 步進電機的矩頻特性分析

18. 步進電機失步曲線的分析

19. 步進電機啟動、停止的升降曲線設(shè)計

20. 步進電機步距角、絲桿導(dǎo)程、減速箱之間的關(guān)系計算

21. 驅(qū)動器的硬環(huán)配原理

22. 步進電機軟環(huán)配的設(shè)計

23. 驅(qū)動器恒流斬波的工作原理

24. 步距角細(xì)分原理

1. 故障檢測技術(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. 機械故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

1. 可擴展的實驗內(nèi)容

29. 伺服功能的應(yīng)用實驗

30. 伺服電機速度位置控制功能的應(yīng)用實驗

31. 伺服電機定位的控制技術(shù)

32. 步進電機的控制技術(shù)