本书以一种模块化机器人为载体，介绍常见机器人的传动部件组成及电机选型，并按项目化的方式，分别讲述s7-200,PEC6000控制器的编程环境及简单编程，基于总线的主从通讯方式实现，基于PEC6000的步进及伺服控制方式，基于总线方式的单轴电机位置控制，基于主从方式的单轴的复位、示教、再现与编程等，到最后的6轴模块机器人的复位、示教、再现的编程实现。

前 言
当今，工业机器人成为国家重点发展对象之一，工业机器人主要有机械本体、执行驱动、传感检测和控制器四部分组成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备，特别适合多品种、变批量的柔性生产。另外，随着工业4.0时代的到来，机器人在应用上不是孤立的，其必须跟其它自动化设备组网在一起。本书围绕模块化6自由度机器人，介绍了模块化机器人各关节传动系统的机械结构组成，执行驱动及传感系统的组成，以及从简单到复杂的机器人控制编程方法。另外，本设备基于Modbus工业总线采用1个主控PLC加2个从控PLC方式，形成一个简单的工控网。使得通过本书的学习还能掌握Modbus总线工业组网及通信的开发方法。
本书共分为五个部分：模块化机器人的认识部分、模块化机器人的机械传动系统部分、模块化机器人计算机控制基础部分、模块化机器人的执行驱动技术部分和模块化机器人的编程实现部分组成。
在模块化机器人的认识部分，重点介绍了模块化机器人的本体组成，模块化机器人的传感器系统、模块化机器人的电气系统组成及电气控制的原理图，还有基于不同控制平台的模块化机器人操作的方法。
在模块化机器人的机械传动系统部分，重点介绍了模块化机器人各个不同的关节模块用到的传动机构及其传动的特征，并在配套的教学资源中给出了各个模块机械结构组装的工艺和过程。接着介绍了机械传动系统的分析计算的方法，在此基础上，进一步介绍了模块化机器人的电机选型应用的方法。
在模块化机器人计算机控制基础部分，介绍了模块化机器人计算机控制的方式，介绍了模块化机器人主控制器S7200 PLC 和从控制器的PEC6000 PLC的应用开发方法，并介绍了Modbus总线协议及组网方法，在此基础上通过实训项目来认识单主单从的通信及单主多从的通信编程实现。
在模块化机器人的执行驱动部分，介绍了工业上常见的电机的工作特点及驱动方法，并通过简单到复杂的实训项目依次实现了基于PEC 6000的电机控制编程、基于主从控制方式的电机位置控制编程、基于主从控制方式的电机复位编程、基于主从控制方式的示教编程、基于主从控制方式再现编程。从而实现了单轴的复位、示教及再现控制编程。
在模块化机器人的编程实现部分，先实现2轴的复位、示教及再现控制编程，再实现4轴的复位、示教及再现编程，在此基础上完成6轴的模块化机器人的复位、示教及再现控制编程。最后基于这种控制方式，可以比较容易的扩展到目前工业生产线上简单机械手的上下料等的编程控制。
本书具有以下的特点：
实用性强：本书是校企合作开发教材。在机械上，江苏汇博机器人根据工业机器人常见的传动机构设计了机器人本体，并提供机器人的装配过程及相关资料。在控制上，采用工业上常用的PLC控制、Modbus总线、运动控制卡等能够直接面对工业上的实际应用需求。
内容丰富：以模块化机器人为分析实例，比较全面地讲述了机器人的机械本体、执行机构、传感器、计算机控制的编程开发方法。
做学结合：本书的实训项目穿插每个章节，并且都提供有对应的项目单，通过从简单到复杂，由局部到整体的实训项目，便于教师在课堂上按照做中学，学中做的方式开展教学。
本书以大量的实例为载体，并给出了机械示意图、电气接线图、控制程序编程思路、控制源程序等，使读者通过本书的学习，可以尽快的掌握基于PTP机器人控制方式的原理和编程，并可以很快的扩展到其它相关的工业应用领域。
本书由深圳职业技术学院机电学院的王文斌和江苏汇博机器人技术股份有限公司的王振华负责编写并统编全稿，本书在编写过程中得到江苏汇博机器人技术股份有限公司的大力支持，同时参加编写及项目开发及程序调试工作的还有陈伟、刘立斌、杨清义、于百领等。在此一并表示感谢。
由于时间仓促，书中难免有遗漏和不足之处，恳请广大读者批评指正。

目 录

模块1　模块化机器人的认识1
1.1　任务1模块化机器人的系统组成认识1
1.1.1　模块化机器人的本体构成介绍1
1.1.2　模块化机器人的传感器系统组成2
1.1.3　模块化机器人的电气控制系统6
1.2　任务2模块化机器人的操作认识13
1.3　任务3机器人的发展应用现状与本门课程的技能训练认识17
模块2　模块化机器人的机械传动系统20
2.1　任务1模块化机器人机械传动系统的组成20
2.1.1　同步带传动20
2.1.2　蜗轮蜗杆传动24
2.1.3　齿轮传动26
2.1.4　谐波齿轮传动28
2.1.5　行星齿轮传动32
2.1.6　支撑部件35
2.2　任务2常见伺服系统的机械传动传动特性的认识38
2.2.1　转动惯量38
2.2.2　惯量匹配原则44
2.3　任务3伺服电机选型的方法认识45
2.4　任务4一维工作平台电机的伺服电机选型计算46
2.5　任务5模块化机器人机械传动系统步进电机初步选型实例50
模块3　模块化机器人计算机控制基础53
3.1　任务1模块化机器人计算机控制系统的认识53
3.1.1　计算机控制的方式53
3.1.2　模块化机器人计算机控制的方式56
3.2　任务2模块化机器人控制系统的硬件认识58
3.2.1　西门子20058
3.2.2　PEC6000运动控制器59
3.2.3　运动控制卡69
3.3　任务3模块化机器人控制系统的软件及简单编程72
3.3.1　S7-200 PLC编辑环境介绍、新建项目及编程示例72
3.3.2　简单PEC6000 PLC编程81
3.4　任务4模块化机器人控制系统的总线接口及通信编程97
3.4.1　现场总线的认识97
3.4.2　串口通信的基本概念98
3.4.3　ModBus通信协议的认识100
3.4.4　以S7-200为主从的ModBus通信及实例分析103
3.4.5　单主S7-200单从PEC6000的ModBus通信编程实现111
3.4.6　一主多从ModBus通信编程实现122
模块4　模块化机器人的执行驱动技术131
4.1　任务1执行驱动技术的认知131
4.1.1　执行元件的特点及类型131
4.1.2　机电控制系统对执行元件的要求133
4.2　任务2步进电机控制基础认识134
4.2.1　步进电机工作过程134
4.2.2　步进电机的特点136
4.2.3　步进控制系统的驱动方式137
4.2.4　步进电机的运行特性与选择140
4.2.5　基于PEC6000的电机运动控制指令142
4.2.6　基于PEC6000PLC的步进电机的简单控制编程146
4.2.7　基于ModBus的主从控制方式驱动步进电机正反转147
4.3　任务3直流伺服电机控制基础认识154
4.3.1　直流电机154
4.3.2　直流伺服电机调速155
4.4　任务4交流伺服电机控制基础认识158
4.4.1　交流电机158
4.4.2　异步电机158
4.4.3　同步电机160
4.4.4　交流伺服电机161
4.4.5　Panasonic A5伺服驱动器参数设定162
4.4.6　PEC6000读写轴位置控制指令167
4.4.7　通过200PLC和PEC6000 PLC1驱动伺服电机170
4.5　任务5单轴复位控制176
4.5.1　第1轴复位程序及实现181
4.5.2　采用主程序与子程序模块实现复位188
4.6　任务6单轴示教控制191
4.7　任务7单轴再现控制208
模块5　模块化机器人的编程实现221
5.1　任务1PEC6000 PLC2二轴的复位、示教及再现编程221
5.2　任务2PEC6000 PLC1四轴的复位、示教及再现编程230
5.3　任务3模块化机器人的复位、示教及再现编程242
参考文献247