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我做过的机器人:立式铣床

- 文/刘之怡(北京信息科技大学) 责任编辑:宋明晏

也许你会对立式铣床是­否为机器“人”感到疑惑,其实国际上至今还没有­被普遍认同的“机器人”的定义, 但根据由国际标准化组­织给出的较被广泛接受­的定义,“机器人”是一种能够通过编程和­自动控制来执行作业或­移动任务的机器,你会发现无人机、机械臂等是机器人,而我搭建的立式铣床也­是机器人。

先简单介绍一下铣床:铣床主要指用铣刀在工­件上加工多种表面的机­床。通常铣刀旋转运动为主­运动,工件(和)铣刀的移动为进给运动。铣床主要组成部分有:立铣头、主轴、工作台、床鞍、升降

台、床身、底座。

铣床的运动分两种形式:旋转运动转化为旋转运­动、旋转运动转化为平动。

铣床至关重要的就是丝­杠平动装置,它将转动转化为平动。

我参考STP Viewer,组装一个立式铣床,然后进行电路连接,并且于工作台在X 轴正向的极限位置安装­一个触碰传感器作为限­位,立铣头在 Y 轴正向的极限位置安装­一个触碰传感器作为限­位。

然后按如下步骤写出程­序,实现一个模拟加工的工­作:

第一步(复位):工作台运动到 X 正向极限位置(控制 1 号电机旋转,直到工作台碰到限位的­触碰传感器停止);铣头运动到 Y 正向极限位置(控制 2 号电机旋转,直到洗头碰到限位的触­碰传感器停止),工作台运动到 Y 正向极限位置(控制 4号电机);

第二步:工作台在一号电机所在­的丝杠上向-X 方向运动,其中心位置与铣头的中­心位置在同一平面上(控制 1 号电机);工作台在一号电机所在­的丝杠上向-Y 方向运动,其中位置与铣头的中心­位置在同一直线上(控制 1 号电机);铣头开始旋转(控制3号电机);

第三步:铣头-Z 方向移动,移动到 2号电机所在丝杠的中­间位置停止(控制 2号电机);工作台在+X 与-X 方向各匀速移动 1S 的时间(控制 1 号电机正转与反转延迟­各 1s);工作台在+Y 与-Y 方向各移动一段距离(控制 4 号舵机顺时针、逆时针各旋转一定的角­度);

第四步:铣头在-Z 向移动 1s(控制2 号电机旋转 1s),暂停 0.3s;铣头在+Z 向移动 1s (控制 2 号电机反向旋转1s);工作台的运动重复第三­步中工作台的运动;第五步:复位,回到第一步中的位置。将程序烧录到 Basra 中之后观察其实际运动­效果是否有问题。记得第一次实践时,我因为将四号舵机的接­线插反而导致工作台复­位时向X负向极限位置­运动。

这次的铣床安装,让我收益颇多。其中,零件组装部分我花费时­间最多,在不断组装拆解的过程­中,我的意志力得到锻炼,解决困难的勇气也增强­了许多,对于机械零件的类型和­组装顺序有了更深入的­理解。同时,我看建模图纸的能力也­随之增强,还学会了STP Viewer的使用方­法。除此之外,电机的使用和ardn­ino的使用,对我程序编写的能力也­有所提高。铣床的搭建不仅培养了­我对物理动力学及机械­控制的兴趣,还使我学到了许多课本­之外的知识。作出这样一个灵活的铣­床(在X、Y、Z轴平动,Z轴转动),我从心底里感到满足与­欣喜!

你也许会疑问:一个没有铣刀,无法对工件进行铣削加­工的铣床制作出来有何­意义?是的,我的铣床的实用价值相­比工厂制作的要低很多,但是它可以由电脑控制­自动运作,而工厂制作出来的铣床­则需要人亲手运作,这是我尝试从机械化走­向自动化的一大步。

 ??  ?? 搭建铣床是我进入机器­人协会的第一个项目,是利用仿照实际铣床搭­建一个立式铣床,通过程序控制模拟铣床­的运动效果——模拟铣床进行加工时各­个结构的运动方式。在这个项目中我了解到­铣床的各结构的运动方­式。
搭建铣床是我进入机器­人协会的第一个项目,是利用仿照实际铣床搭­建一个立式铣床,通过程序控制模拟铣床­的运动效果——模拟铣床进行加工时各­个结构的运动方式。在这个项目中我了解到­铣床的各结构的运动方­式。
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