一、概述

雙軸機械手實訓裝置主要由滾珠絲杠副機構、雙軸控制的機械手、步進電機及驅動、伺服電機及驅動、升降氣缸、光電傳感器、磁感應開光、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，仿真工業自動化生產的工作過程，為學生提供了綜合訓練的實驗環境。

雙軸機械手實訓裝置綜合應用了現代機械技術、自動控制、計算機控制、數控技術、氣動技術應用、傳感器等多種技術，是典型的機電一體化控制裝置。該裝置有助于學生對機械設計、電氣自動化、自動控制、計算機技術、傳感器技術、數控技術等知識的學習，對可編程控制器的程序設計、電機驅動及控制等技術的應用能夠得到實際的訓練，提高學生的機電控制系統的設計、裝配、調試的綜合能力。

圖1 雙軸機械手實訓裝置

二、實訓裝置組成

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、升降氣缸、吸盤、光電傳感器、磁感應開光及限位開關等構成。

滾珠絲杠副機構與電機輸出軸通過彈性聯軸器連接，電機轉動時，與滾珠絲杠副螺母塊連接的滑塊沿著導柱做直線運動。當與X、Y軸滾珠絲杠副機構分別連接的X、Y軸電機轉動時，雙軸控制的機械手作平面軌跡運動。滾珠絲杠副機構的極限位置設置了限位開關，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。可編程控制器控制電磁閥線圈通斷，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、步進電機及驅動、伺服電機及驅動等組成。實訓裝置設有自動/手動控制兩種控制模式，手動控制模式是通過操作設備控制面板上的控制按鈕和十字開關手柄，由可編程控制器的手動程序控制X、Y軸電機驅動器和氣動電磁閥，使X、Y軸電機旋轉和升降氣缸伸縮，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動下，控制X、Y軸電機驅動器和氣動電磁閥，使得X、Y軸電機旋轉和升降氣缸伸縮，帶動雙軸控制機械手作平面運動和提升、下降運動。

三、實訓裝置的特點

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

1. 系統采用機電一體化結構。

2. 裝置的控制模式分為手動控制和自動控制，手動狀態可以直接分步控制各軸的正反轉、氣缸運行，并自由控制抓取機構，讓學生了解各部件運行的基本機構和基本電路構成。自動模式可以實現各工件在定位器中的準確定位放置和抓取以及循環工作。可編程控制器可由學生自由選擇，給學生自由設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更高精密要求的運動控制。

4. 目前國內同行廠家的單軸位置控制系統在機械上都采用滾珠絲杠和精密導軌，但我公司裝置在此基礎上還加入了氣動結構實現工具的抓舉和擺放，使實驗結果更加直觀易懂的同時，更吻合工業標準設計制造。

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整，系統提供典型實驗線路，學生也可以解除拆分我公司裝置上的已有線路，自我設計電路，以完成不同深度和廣度的實驗項目和內容。

6. 所有元器件都通過導線引到接線端子上，學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名優、軍工企業、外資企業、合資企業的產品，產品性能可靠。

8. 投標提供產品實景圖及實驗指導書電子版。

9. 投標產品需提供生理驅動系統軟件截圖。（要求全室配置一套考評系統基于移動終端的血壓監測，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練和考核，可以進行智能血壓測量軟件交互式訓練和血壓模型的實訓。交互式軟件采用虛擬現實、互動程序開發等技術，將操作流程、技術知識要點融入其中，形成了一套交互式考評系統。軟件可進行完整的流程訓練，可進行三維模擬血壓操作流程訓練。系統自動檢測操作正誤。可自行設定顯示收縮壓、舒張壓及心率參數，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、技術參數

1. 1．系統基本技術參數

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. 工作環境：溫度-5oC～+40oC；濕度85%（25oC）；海拔＜4000m；

6. 重量：30Kg

五、設備配置

1. 系統配置清單

六、實訓內容

1. PLC的設計與應用

1. 數據傳輸功能實驗

2. 定時、計數、移位功能實驗

3. 比較功能實驗

4. 跳轉功能的應用實驗

5. 子程序調用功能的應用實驗

6. 中斷控制功能的應用實驗

1. 傳感器技術及應用

7. 光電傳感器的特性研究及應用

8. 電磁傳感器的特性研究及應用

9. 壓力傳感器的特性研究及應用

1. 氣動控制技術

10. 電控氣動閥的工作原理及應用

11. 真空發生器的工作原理及應用

12. 氣源組件的工作原理及應用

13. 氣缸的工作原理及應用

1. 運動控制系統

14. 直流電機的控制技術

1. 機械結構訓練技術

15. 滾珠絲桿的特性研究及應用

16. 圓柱導桿的設計及特性研究

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、停止的升降曲線設計

20. 步進電機步距角、絲桿導程、減速箱之間的關系計算

21. 驅動器的硬環配原理

22. 步進電機軟環配的設計

23. 驅動器恒流斬波的工作原理

24. 步距角細分原理

1. 故障檢測技術技能培訓

25. 程序故障設置的排除訓練

26. 參數故障設置的排除訓練

27. 電氣接線故障設置的排除訓練

28. 機械故障設置的排除訓練

1. 可擴展的實驗內容

29. 伺服功能的應用實驗

30. 伺服電機速度位置控制功能的應用實驗

31. 伺服電機定位的控制技術

32. 步進電機的控制技術