一种电子气动机器人实验系统的制作方法

背景技术：

本发明涉及一种电子气动机器人实验系统，适用于机械领域。

背景技术

机电一体化技术是近十几年来国际上发展很快的高新技术，已渗透到国民经济的各个领域。采用机电一体化技术就是发挥以微机为核心的微电子技术优势：对于一般机械而言，可使机械结构简化且控制更为灵活、细致；对于采用气动元件作为执行机构的机械设备而言，较之采用继电器接触控制更为可靠、方便，增加了柔性。微型计算机及以微机为核心的专用控制机的推广应用，采用电子控制的便捷、灵活和可靠等优势与采用气压传动的简单、快捷和安全的优点相互结合，使得电子气动控制技术应运而生。电子气动控制技术是机电一体化技术的一个重要组成部分，由于它在工业机器人中的成功应用，使得这项技术的推广具有了良好而广阔的前景。

技术实现要素：

本发明提出了一种电子气动机器人实验系统，采用模块化结构设计技术、精选国外工程用优良元器件、集控制-检测-执行等于一体的综合性实验装置。

本发明所采用的技术方案是。

所述电子气动机器人实验系统由控制模块(基本模块)和操作机模块构成。

所述控制模块由fx2n系列plc、f940got人机界面及输出输入接口板组成。

所述操作机模块由电子气动机器人、基本气动回路实验模块及相应接口板组成。

所述机器人实验系统采用气压传动，它由机座、机身(体旋转气缸)、水平臂(臂伸缩滑动单元)、垂直臂(臂升降滑动单元)、手爪(气手指)组成，可以完成机器人的体旋转、水平臂的伸缩、垂直臂的升降以及手爪的抓取等动作，可以方便地通过节流阀调节合适的执行件速度，完成独立的基本气动回路实验。

所述机器人气动驱动系统采用了先进的阀岛技术，阀岛是近年来在气-电-体化方面最为成功的产品之一，它把多个电磁阀采用总线结构集成在一起，缩小了体积，减少了控制线，便于安装、综合布线和采用计算机控制，尤其对于大型自动化设备，对阀岛可以进行直接控制或总线控制，使系统结构紧凑、简化。

所述机器人的气动系统包括体旋转气缸、水平臂伸缩滑动单元、垂直臂升降滑动单元、手爪(气手指)。

本发明的有益效果是：该实验系统可以满足《工业机器人》、《气动技术》、《可编程序控制器技术》等课程的教学、实验，应用其具有可编程、二次设计、调试等开放式功能特点，可提高学生的工程素质、创新能力、综合实践及应用能力，满足培养综合性和创新型、高层次、复合型工程技术人员的要求。

附图说明

图1是本发明的电子气动机器人。

图2是本发明的电子气动机器人气动系统原理图。

图3是本发明的电子气动机器人plc外部接线图。

图中：1.机座；2.机身；3.水平臂；4.垂直臂；5.指夹持；6.指。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，机器人采用气压传动，选用品质精良的进口smc气动元件组合而成机器人本体，为圆柱坐标式机器人结构，实现3自由度，它由机座、机身(体旋转气缸)、水平臂(臂伸缩滑动单元)、垂直臂(臂升降滑动单元)、手爪(气手指)组成，可以完成机器人的体旋转、水平臂的伸缩、垂直臂的升降以及手爪的抓取等动作，可以方便地通过节流阀调节合适的执行件速度，完成独立的基本气动回路实验。其控制系统采用目前控制领域应用比较普遍、性能优越的plc(可编程序控制器)，根据需要选用fx2n-48mr可编程序控制器作为控制系统核心。操纵环节选用f940人机界面，操作界面直观、形象，可以实现对机器人运行状况的监控功能。

如图2，在机器人气动驱动系统中采用了先进的阀岛技术，阀岛是近年来在气-电-体化方面最为成功的产品之一，它把多个电磁阀采用总线结构集成在一起，缩小了体积，减少了控制线，便于安装、综合布线和采用计算机控制，尤其对于大型自动化设备，对阀岛可以进行直接控制或总线控制，使系统结构紧凑、简化。机器人的气动系统包括体旋转气缸、水平臂伸缩滑动单元、垂直臂升降滑动单元、手爪(气手指)。

要求该控制系统具有手动运行模式、原点回归模式和自动运行模式。

手动模式：按动各开关按钮，气缸可作相应手动控制。

原点模式：按回原点按钮气缸回原点位置，前臂(垂直气缸)处在上升的极限位置，后臂(水平气缸)处在缩进的极限位置，旋转缸处在逆时针转动的极限位置，气手指松开；

自动模式：在完成回原点操作后，将模式开关切换至自动模式，此时按启动按钮可实现自动运行，按停止按钮，机器人将在1个循环工作结束后停止。

如图3，根据工艺要求，以及考虑到本系统作为教学设备需具有较大扩展余量，选用fx2n-48mr型plc主单元。另外，控制系统选用了f940g0t人机界面，有关控制的输入、输出信息、工作状态等都可以通过f940got实现，节省了可编程控制器的输入、输出触点，配线简单，性价比高，操作方便、直观。

人机界面选用fg40got，和plc之间通过通信电缆连接。使用f940got图形操作终端作为操作人机界面，可以实现状态显示、监控等功能，同时也可以减少对plc输人点数的要求。画面设计和plc程序编写中要注意手动、自动、回原点3种运行方式之间的联锁关系，不可有两种运行方式同时处于工作状态。在工程实际应用中常见采用多位选择旋转开关来保证它们之间的制约关系。

技术特征：

技术总结
一种电子气动机器人实验系统，由控制模块(基本模块)和操作机模块构成。该系统采用模块化结构设计技术、精选国外工程用优良元器件、集控制‑检测‑执行等于一体的综合性实验装置。该实验系统可以满足《工业机器人》、《气动技术》、《可编程序控制器技术》等课程的教学、实验，应用其具有可编程、二次设计、调试等开放式功能特点，可提高学生的工程素质、创新能力、综合实践及应用能力，满足培养综合性和创新型、高层次、复合型工程技术人员的要求。

技术研发人员：李征
受保护的技术使用者：李征
技术研发日：2016.08.30
技术公布日：2018.03.09