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DYJX-JQR3模塊化仿真工業機器人創新設計及控制實踐平臺

一、主要功能

1、利用工業級精度機械傳動模塊設計和拼裝不同自由度、能完成不同動作功能的工業機器人。

2、采用先進的運動控制系統及專業伺服電機驅動系統對工業機器人模塊進行控制，可實現由開環控制模式完成機器人各項設計功能的目標。

3、以示例的形式實現工業機器人的控制方案設計實踐及相關控制軟件編制實踐。

4、可完成直角坐標機器人、圓柱坐標機器人、球坐標機器人、關節坐標機器人、冗余自由度機器人、組合機器人的結構設計及拼裝。

二、主要實驗內容

1.機器人整體結構和典型機構認知實驗

 （1）觀看不同機器人的自動演示過程，了解機器人的工作機制，掌握機器人各主要構成部分及相互間的作用。

 （2）拆卸、測繪、組裝機器人機械各零部件，

通過機器人控制系統的演示功能操控機器人關節動作，進一步了解機器人內部結構、運動和控制機理。

 （3）伺服電機模塊，電氣硬件模塊、運動控制控制硬件模塊的認識及匹配實踐。

（4）掌握工業機器人典型機構：如滾珠絲桿傳動、諧波傳動、行星齒輪傳動、錐齒齒輪傳動、連桿機構、各類帶傳動、蝸輪蝸桿傳動

（5）掌握機器人典型驅動系統：各種伺服電機、液壓系統、氣動系統等。

2、工業機器人傳動機構零部件設計、制造及評價實驗

模塊化工機器人是由一系列核心零件構成。這些零件為適應工業機器人的運動及精度要求。必須在結構和加工工藝上予以優化設計并制定相應的加工工藝流程。學生可以針對該平臺的若干典型零件進行虛擬的設計和分析。并利用學院條件進行一些創造和實踐。

  3、工業機器人裝配實驗和結構創新實驗

利用工業級精度機械傳動模塊設計和拼裝不同自由度、能完成不同動作功能的（包括焊接工業機器人）工業機器人，為學生創新設計提供充分和靈活的條件和手段。

4、工業機器人結構分析、運動學分析和動力學分析實驗

  （1)機器人的結構分析實驗

掌握機器人的結構組成特點，變換型式，可裝配性(避免裝配干涉)和裝配準確性所需要的結構參數之間的協調，保證連接強度和結構強度所需要的結構參數之間的協調等。

（2）機器人坐標系建立

了解機器人建立坐標系的意義；了解機器人坐標系的類型； 掌握用D-H方法建立機器人坐標系的步驟。
    （3）機器人正運動學分析
   了解齊次變換矩陣的概念；掌握機器人笛卡爾坐標系建立的過程；掌握運用齊次變換矩陣求解機器人正運動學的方法。
   （4）機器人逆運動學分析
   了解齊次變換矩陣的概念；了解機器人工作空間的概念；掌握機器人笛卡爾坐標系建立的過程；掌握運用齊次變換矩陣求解機器人逆運動學的方法。

（5）機器人關節運動軌跡規劃
   理解機器人關節坐標運動的概念；了解機器人關節坐標運動時的軌跡規劃方法；理解機器人相對運動位置模式和絕對運動位置模式的概念。

（6）、機器人PTP(點到點)運動軌跡控制
   理解機器人PTP(點到點)運動的概念；了解機器人PTP(點到點)運動的控制方法；了解機器人實現PTP運動的過程。

（6）機器人CP(連續)運動控制
理解機器人CP (連續軌跡)運動的概念；了解機器人CP (連續軌跡)運動的控制方法；了解機器人實現CP (連續軌跡)運動的過程；掌握機器人的直線和圓弧插補控制方法。

5、機器人示教操作實驗

 （1）學習使用機器人控制系統操作界面，掌握各參數的含義、作用及設置方法。

 （2）操作機器人按照預先規定的動作運行，觀察并記錄運行結果。

6、步進電機控制原理、方法及電路基礎設計及控制實驗

 （1）步進、交流伺服技術基礎

 （2）直線位移控制

 （3）速度、加速度控制

 （4）角度控制

7、步進電機控制原理、方法綜合實驗

利用專用運動控制卡進行多維位移、速度、加速度、控制實踐。

8、傳感器及信號處理實驗

對應用工業機器人的位置傳感器進行信號收集.分析與機器人位置控制實驗。

11、編程語言學習與應用實驗

VB、C++ Builder、MATLAB等語言，主要用于機器人控制界面開發，界面內嵌功能模塊開發，信號處理，接口與網絡通信，電機伺服控制，各種算法等