一、课程名称
        机电一体化装置设计—小型气动爬杆机器人设计
        二、设计目的
        通过设计与制作爬杆机器人，熟悉机电一体化装置的设计、制作、装配、编程控制及调试过程，从中学习到典型机电一体化装置的设计方法，掌握PLC或单片机的控制系统的设计方法，包括电气线路设计、气动回路设计、程序设计，并能够结合所学专业知识，掌握零部件加工及装配、接线、设备控制编程及现场调试方法，能够进行设备故障的分析及故障排除。将所学理论知识与实践相结合，较全面地提高动手能力和分析解决问题能力。
        三、使用设备
        1. 三菱可编程控制器FX-1S；
        2. MCS-51单片机；
        3. 安装WINDOWS操作系统的PC机（配备FXGXWIN、Keil-C51软件）；
        4. PC与PLC的通信电缆；
        5. 气动综合实验台。
        四、设计要求
        小型气动爬杆机器人模仿人爬杆的动作，采用气缸作为执行元件，通过时间控制和行程顺序控制，实现机械手、机械脚的放松和夹紧、身体的伸缩和协调；机器人向上、向下和上下往复运动。
小型爬杆机器人在结构及控制上大量采用气动元件，减少了设计、加工时间，保证设备工作的可靠性和维护的方便性。
        设计内容由爬杆机器人的机械结构设计、控制系统硬件设计、软件设计以及设计说明书这四个部分组成。具体要求如下：
        1.机械结构的设计
        要求设计机器人的导向，夹紧机构。画出加工件的零件图，并在老师的指导下尝试自行加工。选择所使用的气缸、电磁阀以及机器人所爬杆的形状与材料。
        2.控制系统硬件设计
        控制系统硬件一般包括系统电源配置、可编程控制器（PLC）或单片机、通讯模块、触摸屏等。要求完成接线盒的设计，画出接线盒的电气线路图；完成PLC或单片机盒的设计，画出接线图；完成I/O地址分配表的设计工作；完成气动回路的设计。
        3.控制系统软件设计
        选择PLC控制的同学，要求完成PLC程序设计及系统调试。
        选择单片机控制的同学，要求完成单片机控制程序的设计及进行系统调试。
        4. 设计说明书
        要求完整地介绍整个设计过程和详细的设计内容，包括总体方案的分析、比较与确定，爬杆机器人的装配图和加工件的零件图设计，控制系统的电气线路图设计，控制流程图及程序设计，气动回路的原理图设计。
        五、设计步骤
        1. 仔细阅读设计任务书，了解并明确设计任务；
        2. 收集有关资料，分析研究设计对象的工作原理与基本结构；
        3. 提出几个不同的设计方案，经分析比较后，确定最佳方案；
        4. 机械系统装配图设计，加工零件图设计和制作；
        5. 控制系统硬件设计，画电气原理图、接线图、气动回路图；
        6. 控制系统软件设计，画顺序功能图，编写PLC或单片机程序；
        7. 装配、接线及调试；
        8. 编写设计说明书。
        六、参考资料
        1. 邓星钟.机电传动控制,第4版.武汉：华中科技大学出版社，2007
        2. 马秋生.机械设计基础.北京：机械工业出版社，2005
        3. 甘永立.几何量公差与检测. 北京：机械工业出版社，2010
        4. 蔡学琴.MCS-51系列单片机系统及其应用.北京：高等教育出版社，2000
        5. 姜继海.液压与气压传动. 北京：高等教育出版社，2001
        6. FX2N系列可编程控制器中文使用手册、编程手册