《机器人技术》实验指导书
图1.2 Robot Servo Terminal调试界面图
四、实验步骤
1. 安装 Robot Servo Terminal 2.1.10.330_Setup.exe 软件；
2. 使用 USB 线连接多功能调试器和 PC 机，使用舵机线连接 LUBY 控制器和舵机，并使用 12 V 电源为舵机供电（如图1.3所示）；
图1.3 舵机和多功能调试器连接图
3. 打开 Robot Servo Terminal 软件，软件界面如图1.4所示；
- 4 -
《机器人技术》实验指导书
图1.4 Robot Servo Terminal 软件界面图
4. 右键单击“计算机”，依次选择“属性”→“设备管理器”→“端口（COM 和LPT）”，确定多功能调试器所在端口如图1.5所示;
图1.5 串口端号图
5. 回到Robot Servo Terminal 软件界面，在“Com”输入框内填入上一步获取的多功能调试器端口
号，在“Baud”一栏中选择1000000（舵机通信波特率），单击“Open”按钮，可以看到连接状态由绿色变为红色，表示连接成功（如图1.6所示）
- 5 -
《机器人技术》实验指导书
图1.6 连接成功示意图
6. 单击“Search”按钮，软件会搜寻连接在舵机总线上的舵机并显示在表格中，如图1.7所示（图中找到一个ID号为 1的舵机，实际实验可能出现其他 ID号）；
图1.7搜索舵机 ID 号示意图
7. 单击“Stop”停止搜索舵机，在“Servo Operation”栏中填写舵机ID号，选择舵机模式（此处选择
“Servo Mode”），左右拖动“Pos”滑动条，可以看到舵机会随着转动。
8.观察实验板上的运行结果，如图1.8所示。如不符合预期设计要求，则重复修改及下载程序，直到符合要求为止。
- 6 -
《机器人技术》实验指导书
(a)
(b)
图1.8 实验板上运行结果
五、实验报告要求
严格按照西华大学规定的理工科实验报告格式、要求完成本次实验报告。
六、实验注意事项
实验中不允许触摸各种设备、器件、接头、电缆，不允许动各种开关。否则，自行负责、处理由此造成的伤、亡事故，并赔偿由此造成的设备损坏的经济损失。
七、思考题
简述总线型舵机的工作原理，说明在级联应用中如何识别指定的舵机。
- 7 -
《机器人技术》实验指导书
实验二 水平关节机器手实验
一、实验目的和任务
1. 了解水平关节机械手的基本机构； 2. 学会机械系统自由度分析；
3. 学会使用舵机驱动机械手的方法，学会分析舵机转动角度和机械手运动之间的关系； 4. 进一步熟悉对舵机控制的方法。
二、实验仪器、设备及材料
1. CDS5516数字舵机三个；
2. 水平关节机械手结构件一套； 3. LUBY 控制器一套； 4. PC机一台；
5. 游标卡尺、量角器； 6. 导线若干。
三、实验原理
关节机器手，是当今工业领域中最常见的工业机器人的形态之一。适合用于诸多工业领域的机械自动化作业，应用领域有装货、卸货、喷漆、表面处理等。在工业生产中使用关节机械手能够完成自动化的工作，提高生产效率，节约人力成本，但缺点是开发控制系统需要很长的周期，前期需要投入资金较多。水平多关节型机械手具有结构紧凑、安装空间小、定位准确、效率高、刚性好等优点。水平关节机械手的动力由伺服电机提供，动作速度快，可实现高精度控制，在工业领域应用广泛。
机械手控制系统是通过对驱动机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作，同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或DSP等微控制芯片构成，通过对其编程实现实验所要求的功能。本实验搭建了一个包含多个自由度的机械手系统，通过控制水平方向的两个舵机实现机械手控制。
水平关节机械手实物如图2.1所示，二维示意图如图2.2所示。
在水平方向具有两个自由度的机器手，活动范围更大，通过控制舵机旋转来完成机械手的移动。建立数学模型如下：
设杆长分别为l1和l2，设杆l1与图示水平正方向的夹角为?（逆时针旋转为正），杆l2和杆l1的夹角为?，以杆件的固定点为原点建立坐标系，则杆件末端P点的坐标可表示为：
??Px?l1cos??l2cos(???) （2-1） ???Py?l1sin??l2sin(???)由方程（2-1）可知，P点的工作空间在以l1?l2为半径的圆中。对于给定的P点位置，需要代入方程
- 8 -