模块化仿真工业机器人创新设计及控制实践平台

TRY-JQR1模块化仿真工业机器人创新设计及控制实践平台

一、模块化仿真工业机器人创新设计及控制实践平台 主要功能

1、利用工业级精度机械传动模块设计和拼装不同自由度、能完成不同动作功能的工业机器人。

2、采用先进的运动控制系统及专业伺服电机驱动系统对工业机器人模块进行控制，可实现由开环控制模式完成机器人各项设计功能的目标。

3、以示例的形式实现工业机器人的控制方案设计实践及相关控制软件编制实践。

4、可完成直角坐标机器人、圆柱坐标机器人、球坐标机器人、关节坐标机器人、冗余自由度机器人、组合机器人的结构设计及拼装。

二、TRY-JQR1模块化仿真工业机器人创新设计及控制实践平台 主要实验内容

1.机器人整体结构和典型机构认知实验

 （1）观看不同机器人的自动演示过程，了解机器人的工作机制，掌握机器人各主要构成部分及相互间的作用。

 （2）拆卸、测绘、组装机器人机械各零部件，

通过机器人控制系统的演示功能操控机器人关节动作，进一步了解机器人内部结构、运动和控制机理。

 （3）伺服电机模块，电气硬件模块、运动控制控制硬件模块的认识及匹配实践。

（4）掌握工业机器人典型机构：如滚珠丝杆传动、谐波传动、行星齿轮传动、锥齿齿轮传动、连杆机构、各类带传动、蜗轮蜗杆传动

（5）掌握机器人典型驱动系统：各种伺服电机、液压系统、气动系统等。

2、工业机器人传动机构零部件设计、制造及评价实验

模块化工机器人是由一系列核心零件构成。这些零件为适应工业机器人的运动及精度要求。必须在结构和加工工艺上予以优化设计并制定相应的加工工艺流程。学生可以针对该平台的若干典型零件进行虚拟的设计和分析。并利用学院条件进行一些创造和实践。

  3、工业机器人装配实验和结构创新实验

利用工业级精度机械传动模块设计和拼装不同自由度、能完成不同动作功能的（包括焊接工业机器人）工业机器人，为学生创新设计提供充分和灵活的条件和手段。

4、工业机器人结构分析、运动学分析和动力学分析实验

  （1)机器人的结构分析实验

掌握机器人的结构组成特点，变换型式，可装配性(避免装配干涉)和装配准确性所需要的结构参数之间的协调，保证连接强度和结构强度所需要的结构参数之间的协调等。

（2）机器人坐标系建立

了解机器人建立坐标系的意义；了解机器人坐标系的类型； 掌握用D-H方法建立机器人坐标系的步骤。
    （3）机器人正运动学分析
   了解齐次变换矩阵的概念；掌握机器人笛卡尔坐标系建立的过程；掌握运用齐次变换矩阵求解机器人正运动学的方法。
   （4）机器人逆运动学分析
   了解齐次变换矩阵的概念；了解机器人工作空间的概念；掌握机器人笛卡尔坐标系建立的过程；掌握运用齐次变换矩阵求解机器人逆运动学的方法。

（5）机器人关节运动轨迹规划
   理解机器人关节坐标运动的概念；了解机器人关节坐标运动时的轨迹规划方法；理解机器人相对运动位置模式和绝对运动位置模式的概念。

（6）、机器人PTP(点到点)运动轨迹控制
   理解机器人PTP(点到点)运动的概念；了解机器人PTP(点到点)运动的控制方法；了解机器人实现PTP运动的过程。

（6）机器人CP(连续)运动控制
理解机器人CP (连续轨迹)运动的概念；了解机器人CP (连续轨迹)运动的控制方法；了解机器人实现CP (连续轨迹)运动的过程；掌握机器人的直线和圆弧插补控制方法。

5、机器人示教操作实验

 （1）学习使用机器人控制系统操作界面，掌握各参数的含义、作用及设置方法。

 （2）操作机器人按照预先规定的动作运行，观察并记录运行结果。

6、步进电机控制原理、方法及电路基础设计及控制实验

 （1）步进、交流伺服技术基础

 （2）直线位移控制

 （3）速度、加速度控制

 （4）角度控制

7、步进电机控制原理、方法综合实验

利用专用运动控制卡进行多维位移、速度、加速度、控制实践。

8、传感器及信号处理实验

对应用工业机器人的位置传感器进行信号收集.分析与机器人位置控制实验。

11、编程语言学习与应用实验

VB、C++ Builder、MATLAB等语言，主要用于机器人控制界面开发，界面内嵌功能模块开发，信号处理，接口与网络通信，电机伺服控制，各种算法等

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