本書(shū)以一種模塊化機(jī)器人為載體，介紹常見(jiàn)機(jī)器人的傳動(dòng)部件組成及電機(jī)選型，并按項(xiàng)目化的方式，分別講述s7-200,PEC6000控制器的編程環(huán)境及簡(jiǎn)單編程，基于總線(xiàn)的主從通訊方式實(shí)現(xiàn)，基于PEC6000的步進(jìn)及伺服控制方式，基于總線(xiàn)方式的單軸電機(jī)位置控制，基于主從方式的單軸的復(fù)位、示教、再現(xiàn)與編程等，到最后的6軸模塊機(jī)器人的復(fù)位、示教、再現(xiàn)的編程實(shí)現(xiàn)。
前 言
當(dāng)今，工業(yè)機(jī)器人成為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象之一，工業(yè)機(jī)器人主要有機(jī)械本體、執(zhí)行驅(qū)動(dòng)、傳感檢測(cè)和控制器四部分組成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，特別適合多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。另外，隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，機(jī)器人在應(yīng)用上不是孤立的，其必須跟其它自動(dòng)化設(shè)備組網(wǎng)在一起。本書(shū)圍繞模塊化6自由度機(jī)器人，介紹了模塊化機(jī)器人各關(guān)節(jié)傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成，執(zhí)行驅(qū)動(dòng)及傳感系統(tǒng)的組成，以及從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的機(jī)器人控制編程方法。另外，本設(shè)備基于Modbus工業(yè)總線(xiàn)采用1個(gè)主控PLC加2個(gè)從控PLC方式，形成一個(gè)簡(jiǎn)單的工控網(wǎng)。使得通過(guò)本書(shū)的學(xué)習(xí)還能掌握Modbus總線(xiàn)工業(yè)組網(wǎng)及通信的開(kāi)發(fā)方法。
本書(shū)共分為五個(gè)部分：模塊化機(jī)器人的認(rèn)識(shí)部分、模塊化機(jī)器人的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)部分、模塊化機(jī)器人計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)部分、模塊化機(jī)器人的執(zhí)行驅(qū)動(dòng)技術(shù)部分和模塊化機(jī)器人的編程實(shí)現(xiàn)部分組成。
在模塊化機(jī)器人的認(rèn)識(shí)部分，重點(diǎn)介紹了模塊化機(jī)器人的本體組成，模塊化機(jī)器人的傳感器系統(tǒng)、模塊化機(jī)器人的電氣系統(tǒng)組成及電氣控制的原理圖，還有基于不同控制平臺(tái)的模塊化機(jī)器人操作的方法。
在模塊化機(jī)器人的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)部分，重點(diǎn)介紹了模塊化機(jī)器人各個(gè)不同的關(guān)節(jié)模塊用到的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)的特征，并在配套的教學(xué)資源中給出了各個(gè)模塊機(jī)械結(jié)構(gòu)組裝的工藝和過(guò)程。接著介紹了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的分析計(jì)算的方法，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步介紹了模塊化機(jī)器人的電機(jī)選型應(yīng)用的方法。
在模塊化機(jī)器人計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)部分，介紹了模塊化機(jī)器人計(jì)算機(jī)控制的方式，介紹了模塊化機(jī)器人主控制器S7200 PLC 和從控制器的PEC6000 PLC的應(yīng)用開(kāi)發(fā)方法，并介紹了Modbus總線(xiàn)協(xié)議及組網(wǎng)方法，在此基礎(chǔ)上通過(guò)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目來(lái)認(rèn)識(shí)單主單從的通信及單主多從的通信編程實(shí)現(xiàn)。
在模塊化機(jī)器人的執(zhí)行驅(qū)動(dòng)部分，介紹了工業(yè)上常見(jiàn)的電機(jī)的工作特點(diǎn)及驅(qū)動(dòng)方法，并通過(guò)簡(jiǎn)單到復(fù)雜的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目依次實(shí)現(xiàn)了基于PEC 6000的電機(jī)控制編程、基于主從控制方式的電機(jī)位置控制編程、基于主從控制方式的電機(jī)復(fù)位編程、基于主從控制方式的示教編程、基于主從控制方式再現(xiàn)編程。從而實(shí)現(xiàn)了單軸的復(fù)位、示教及再現(xiàn)控制編程。
在模塊化機(jī)器人的編程實(shí)現(xiàn)部分，先實(shí)現(xiàn)2軸的復(fù)位、示教及再現(xiàn)控制編程，再實(shí)現(xiàn)4軸的復(fù)位、示教及再現(xiàn)編程，在此基礎(chǔ)上完成6軸的模塊化機(jī)器人的復(fù)位、示教及再現(xiàn)控制編程。最后基于這種控制方式，可以比較容易的擴(kuò)展到目前工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)上簡(jiǎn)單機(jī)械手的上下料等的編程控制。
本書(shū)具有以下的特點(diǎn)：
實(shí)用性強(qiáng)：本書(shū)是校企合作開(kāi)發(fā)教材。在機(jī)械上，江蘇匯博機(jī)器人根據(jù)工業(yè)機(jī)器人常見(jiàn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了機(jī)器人本體，并提供機(jī)器人的裝配過(guò)程及相關(guān)資料。在控制上，采用工業(yè)上常用的PLC控制、Modbus總線(xiàn)、運(yùn)動(dòng)控制卡等能夠直接面對(duì)工業(yè)上的實(shí)際應(yīng)用需求。
內(nèi)容豐富：以模塊化機(jī)器人為分析實(shí)例，比較全面地講述了機(jī)器人的機(jī)械本體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、計(jì)算機(jī)控制的編程開(kāi)發(fā)方法。
做學(xué)結(jié)合：本書(shū)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目穿插每個(gè)章節(jié)，并且都提供有對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目單，通過(guò)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由局部到整體的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，便于教師在課堂上按照做中學(xué)，學(xué)中做的方式開(kāi)展教學(xué)。
本書(shū)以大量的實(shí)例為載體，并給出了機(jī)械示意圖、電氣接線(xiàn)圖、控制程序編程思路、控制源程序等，使讀者通過(guò)本書(shū)的學(xué)習(xí)，可以盡快的掌握基于PTP機(jī)器人控制方式的原理和編程，并可以很快的擴(kuò)展到其它相關(guān)的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。
本書(shū)由深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電學(xué)院的王文斌和江蘇匯博機(jī)器人技術(shù)股份有限公司的王振華負(fù)責(zé)編寫(xiě)并統(tǒng)編全稿，本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中得到江蘇匯博機(jī)器人技術(shù)股份有限公司的大力支持，同時(shí)參加編寫(xiě)及項(xiàng)目開(kāi)發(fā)及程序調(diào)試工作的還有陳偉、劉立斌、楊清義、于百領(lǐng)等。在此一并表示感謝。
由于時(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中難免有遺漏和不足之處，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。
目 錄
模塊1 模塊化機(jī)器人的認(rèn)識(shí)1
1.1 任務(wù)1模塊化機(jī)器人的系統(tǒng)組成認(rèn)識(shí)1
1.1.1 模塊化機(jī)器人的本體構(gòu)成介紹1
1.1.2 模塊化機(jī)器人的傳感器系統(tǒng)組成2
1.1.3 模塊化機(jī)器人的電氣控制系統(tǒng)6
1.2 任務(wù)2模塊化機(jī)器人的操作認(rèn)識(shí)13
1.3 任務(wù)3機(jī)器人的發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀與本門(mén)課程的技能訓(xùn)練認(rèn)識(shí)17
模塊2 模塊化機(jī)器人的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)20
2.1 任務(wù)1模塊化機(jī)器人機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的組成20
2.1.1 同步帶傳動(dòng)20
2.1.2 蝸輪蝸桿傳動(dòng)24
2.1.3 齒輪傳動(dòng)26
2.1.4 諧波齒輪傳動(dòng)28
2.1.5 行星齒輪傳動(dòng)32
2.1.6 支撐部件35
2.2 任務(wù)2常見(jiàn)伺服系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)傳動(dòng)特性的認(rèn)識(shí)38
2.2.1 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量38
2.2.2 慣量匹配原則44
2.3 任務(wù)3伺服電機(jī)選型的方法認(rèn)識(shí)45
2.4 任務(wù)4一維工作平臺(tái)電機(jī)的伺服電機(jī)選型計(jì)算46
2.5 任務(wù)5模塊化機(jī)器人機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)初步選型實(shí)例50
模塊3 模塊化機(jī)器人計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)53
3.1 任務(wù)1模塊化機(jī)器人計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)53
3.1.1 計(jì)算機(jī)控制的方式53
3.1.2 模塊化機(jī)器人計(jì)算機(jī)控制的方式56
3.2 任務(wù)2模塊化機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件認(rèn)識(shí)58
3.2.1 西門(mén)子20058
3.2.2 PEC6000運(yùn)動(dòng)控制器59
3.2.3 運(yùn)動(dòng)控制卡69
3.3 任務(wù)3模塊化機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件及簡(jiǎn)單編程72
3.3.1 S7-200 PLC編輯環(huán)境介紹、新建項(xiàng)目及編程示例72
3.3.2 簡(jiǎn)單PEC6000 PLC編程81
3.4 任務(wù)4模塊化機(jī)器人控制系統(tǒng)的總線(xiàn)接口及通信編程97
3.4.1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的認(rèn)識(shí)97
3.4.2 串口通信的基本概念98
3.4.3 ModBus通信協(xié)議的認(rèn)識(shí)100
3.4.4 以S7-200為主從的ModBus通信及實(shí)例分析103
3.4.5 單主S7-200單從PEC6000的ModBus通信編程實(shí)現(xiàn)111
3.4.6 一主多從ModBus通信編程實(shí)現(xiàn)122
模塊4 模塊化機(jī)器人的執(zhí)行驅(qū)動(dòng)技術(shù)131
4.1 任務(wù)1執(zhí)行驅(qū)動(dòng)技術(shù)的認(rèn)知131
4.1.1 執(zhí)行元件的特點(diǎn)及類(lèi)型131
4.1.2 機(jī)電控制系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行元件的要求133
4.2 任務(wù)2步進(jìn)電機(jī)控制基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)134
4.2.1 步進(jìn)電機(jī)工作過(guò)程134
4.2.2 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)136
4.2.3 步進(jìn)控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式137
4.2.4 步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特性與選擇140
4.2.5 基于PEC6000的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制指令142
4.2.6 基于PEC6000PLC的步進(jìn)電機(jī)的簡(jiǎn)單控制編程146
4.2.7 基于ModBus的主從控制方式驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)147
4.3 任務(wù)3直流伺服電機(jī)控制基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)154
4.3.1 直流電機(jī)154
4.3.2 直流伺服電機(jī)調(diào)速155
4.4 任務(wù)4交流伺服電機(jī)控制基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)158
4.4.1 交流電機(jī)158
4.4.2 異步電機(jī)158
4.4.3 同步電機(jī)160
4.4.4 交流伺服電機(jī)161
4.4.5 Panasonic A5伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)定162
4.4.6 PEC6000讀寫(xiě)軸位置控制指令167
4.4.7 通過(guò)200PLC和PEC6000 PLC1驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)170
4.5 任務(wù)5單軸復(fù)位控制176
4.5.1 第1軸復(fù)位程序及實(shí)現(xiàn)181
4.5.2 采用主程序與子程序模塊實(shí)現(xiàn)復(fù)位188
4.6 任務(wù)6單軸示教控制191
4.7 任務(wù)7單軸再現(xiàn)控制208
模塊5 模塊化機(jī)器人的編程實(shí)現(xiàn)221
5.1 任務(wù)1PEC6000 PLC2二軸的復(fù)位、示教及再現(xiàn)編程221
5.2 任務(wù)2PEC6000 PLC1四軸的復(fù)位、示教及再現(xiàn)編程230
5.3 任務(wù)3模塊化機(jī)器人的復(fù)位、示教及再現(xiàn)編程242
參考文獻(xiàn)247
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