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1、第第6 6章章 機器人制作工具機器人制作工具機器人技術基礎機器人技術基礎華中科技大學華中科技大學校級公選課校級公選課引言引言-機器人的締造者機器人的締造者n機器人是如何出生的？機器人是如何出生的？n你想制作一個怎樣的機器人？你想制作一個怎樣的機器人？n請看機器人的制作工具。請看機器人的制作工具。使用工具的原則使用工具的原則n安全安全n安全安全n還是安全！還是安全！n為了自己的人身安全和他人的人身安全，為了自己的人身安全和他人的人身安全，一定要正確使用所有制作工具。一定要正確使用所有制作工具。1.1.基本工具基本工具n下面所提到的工具被認為是任何一個機器人工作間都必須下面所提到的工具被認為是任何
2、一個機器人工作間都必須具備的。除了鉆床之外，所有的工具都是手持的。具備的。除了鉆床之外，所有的工具都是手持的。n 1 1眼鏡眼鏡/護目鏡護目鏡n護目鏡可以防止受到飛濺碎屑的傷害。護目鏡可以防止受到飛濺碎屑的傷害。n環繞式的眼鏡可以為你提供更好的防護。環繞式的眼鏡可以為你提供更好的防護。n每個進入工作間的人都買一副眼鏡。每個進入工作間的人都買一副眼鏡。n對眼睛進行絕對可靠的保護是非常重要的，無論怎樣強調對眼睛進行絕對可靠的保護是非常重要的，無論怎樣強調都不過分。都不過分。2量具量具n最大量程為最大量程為5m的可收縮卷尺是非常方便的可收縮卷尺是非常方便的。的。n機器人的機構尺寸是要求非常精準的，機
3、器人的機構尺寸是要求非常精準的，要注意保護好尺子上的厘米刻度，這會要注意保護好尺子上的厘米刻度，這會對你的工作有幫助。對你的工作有幫助。n游標卡尺、三角板和丁字尺也是必須的。游標卡尺、三角板和丁字尺也是必須的。鋼鋸鋼鋸n制作機器人的主力工具之一。制作機器人的主力工具之一。n必須熟練運用一把帶有堅固金屬框架的鋼鋸。必須熟練運用一把帶有堅固金屬框架的鋼鋸。n選擇能快速更換鋸條，且可以安全固定鋸條的選擇能快速更換鋸條，且可以安全固定鋸條的鋼鋸。鋼鋸。n普通鋸條的長度是普通鋸條的長度是254mm254mm或者或者304.8mm,304.8mm,很多鋼很多鋼鋸是可以調整長度的。鋸是可以調整長度的。n當加
4、工金屬材料時，推薦你使用小尺寸的鋸條，當加工金屬材料時，推薦你使用小尺寸的鋸條，這是因為短的鋸條更容易控制。這是因為短的鋸條更容易控制。加工技巧：加工技巧：n如果參與加工的齒數太少，那么切削過程將變得如果參與加工的齒數太少，那么切削過程將變得困難而且令人疲憊；困難而且令人疲憊；n如果參與加工的齒數太多，從材料上掉下的碎屑如果參與加工的齒數太多，從材料上掉下的碎屑會阻塞鋸齒并使其變鈍。會阻塞鋸齒并使其變鈍。n作為一個基本原則，較軟或較厚的材料需要使用作為一個基本原則，較軟或較厚的材料需要使用粗齒距的鋸條；粗齒距的鋸條；n較硬或較薄的材料需要使用細齒距的鋸條。較硬或較薄的材料需要使用細齒距的鋸條。
5、n應該定期檢查鋸條的鋸齒，特別是當你準備切割金屬應該定期檢查鋸條的鋸齒，特別是當你準備切割金屬材料的時候。如果鋸齒斷了，那就應該更換鋸條。若材料的時候。如果鋸齒斷了，那就應該更換鋸條。若嘗試著用殘缺的鋸條去加工，你只有花費更多的力氣。嘗試著用殘缺的鋸條去加工，你只有花費更多的力氣。n出于方便性的考慮，在鋸條插入時它的鋸齒方向都是出于方便性的考慮，在鋸條插入時它的鋸齒方向都是朝前的。因此，當你推動鋸子使其遠離你時，鋸條進朝前的。因此，當你推動鋸子使其遠離你時，鋸條進行切削。行切削。n然而，并沒有嚴格的規定要求你必須這樣安裝鋸條。然而，并沒有嚴格的規定要求你必須這樣安裝鋸條。你可以嘗試不同的安裝方
6、式，看看怎樣才更便于你切你可以嘗試不同的安裝方式，看看怎樣才更便于你切割材料。割材料。n也許你會發現，當安裝鋸條時使鋸齒方向朝向自己的也許你會發現，當安裝鋸條時使鋸齒方向朝向自己的話，在你切割小塊材料時會更容易控制。話，在你切割小塊材料時會更容易控制。沖子沖子n 沖子用來做起始標記，以便于在木材和沖子用來做起始標記，以便于在木材和金屬材料（不建議用于塑料材料，可能金屬材料（不建議用于塑料材料，可能引起材料碎裂）上打孔。引起材料碎裂）上打孔。n也可以用一個尖的釘子作為替代品。也可以用一個尖的釘子作為替代品。n長期使用時，要注意把尖部打磨得鋒利長期使用時，要注意把尖部打磨得鋒利些。這樣會使得在材料
7、表面做的標記更些。這樣會使得在材料表面做的標記更加明顯。加明顯。臺鉆和電鉆臺鉆和電鉆n如果擁有一臺帶有全尺寸卡盤的電動鉆床將是非常如果擁有一臺帶有全尺寸卡盤的電動鉆床將是非常理想的。理想的。n不過對有限的某些工作來說，手動鉆也很有效。不過對有限的某些工作來說，手動鉆也很有效。n卡盤的尺寸大小決定了鉆頭柄部的直徑。卡盤的尺寸大小決定了鉆頭柄部的直徑。n小型機器人上的絕大多數工作只需要小型機器人上的絕大多數工作只需要6.350mm6.350mm或更小或更小的鉆頭就可以完成。的鉆頭就可以完成。n為了能有更大的靈活性，我傾向于使用為了能有更大的靈活性，我傾向于使用9.525mm9.525mm尺寸尺寸的
8、卡盤；的卡盤；n很少需要更大的很少需要更大的12.700mm12.700mm尺寸的卡盤。尺寸的卡盤。n加工提示：要盡量采用速度可調、能夠反轉的電鉆。加工提示：要盡量采用速度可調、能夠反轉的電鉆。鉆床鉆床n一個臺式的或獨立的鉆床可以讓你獲得更為精確的孔。一個臺式的或獨立的鉆床可以讓你獲得更為精確的孔。n所有的鉆床都可以通過調整驅動帶而改變速度。當加所有的鉆床都可以通過調整驅動帶而改變速度。當加工木材時適于用高速，而如果加工塑料或金屬則應該工木材時適于用高速，而如果加工塑料或金屬則應該用低速。用低速。n 如果鉆床有電子速度控制的話會非常方便，但并不是如果鉆床有電子速度控制的話會非常方便，但并不是必
9、須的。必須的。n使用這種鉆床你不必調整帶輪上的傳動帶的松緊度，使用這種鉆床你不必調整帶輪上的傳動帶的松緊度，而僅僅需要輸入你想要的速度即可。而僅僅需要輸入你想要的速度即可。n當你在加工不同材料時，應使用不同尺寸的鉆頭，這當你在加工不同材料時，應使用不同尺寸的鉆頭，這是非常重要的。是非常重要的。鉆頭（鉆花）鉆頭（鉆花）n可以購買一套不同規格的鉆頭，也就是所謂全系列長可以購買一套不同規格的鉆頭，也就是所謂全系列長度大的鉆頭套裝。度大的鉆頭套裝。n硬質鎢合金鉆頭和鈷鋼鉆頭的使用壽命更長，但是在硬質鎢合金鉆頭和鈷鋼鉆頭的使用壽命更長，但是在家里很難重新磨銳。家里很難重新磨銳。n只要保養得當，一套普通的
10、鋼制麻花鉆頭也可以使用只要保養得當，一套普通的鋼制麻花鉆頭也可以使用很多年。很多年。n典型的小功率鉆頭套裝包括典型的小功率鉆頭套裝包括2929個鉆頭，尺寸從個鉆頭，尺寸從0.397mm0.397mm為步長單位遞增。為步長單位遞增。n對于機器人制作中的大多數加工任務而言，你只需要對于機器人制作中的大多數加工任務而言，你只需要其中的三分之一部分鉆頭就可以完成。其中的三分之一部分鉆頭就可以完成。n但是擁有一整套鉆頭還是有好處的，以備萬一比如開但是擁有一整套鉆頭還是有好處的，以備萬一比如開一個大尺寸的孔時，則需要大直徑的鉆頭。一個大尺寸的孔時，則需要大直徑的鉆頭。n不推薦使用無鑰匙卡盤的電鉆，這類電鉆
11、是通不推薦使用無鑰匙卡盤的電鉆，這類電鉆是通過順時針或逆時針（用手）旋轉卡盤來緊鎖。過順時針或逆時針（用手）旋轉卡盤來緊鎖。n此外，緊鎖卡盤時要確?？ㄗ〉牟糠质倾@頭的此外，緊鎖卡盤時要確?？ㄗ〉牟糠质倾@頭的圓柄部分。圓柄部分。n不要把鉆頭插入的太深，以至于卡盤連同鉆頭不要把鉆頭插入的太深，以至于卡盤連同鉆頭的開槽部分一同緊鎖。的開槽部分一同緊鎖。n這樣做的話很可能會導致鉆頭和卡盤損壞。這樣做的話很可能會導致鉆頭和卡盤損壞。n標準的螺旋鉆頭尖部成標準的螺旋鉆頭尖部成118，可以在木材、，可以在木材、金屬和多種塑料材料上鉆孔。金屬和多種塑料材料上鉆孔。n沉頭鉆（鉆頭切削角為沉頭鉆（鉆頭切削角為13
12、5）用于在硬材料）用于在硬材料和圓鋼材上鉆孔。和圓鋼材上鉆孔。n特殊鉆頭可以用來在木材上鉆較大的孔，以及特殊鉆頭可以用來在木材上鉆較大的孔，以及在不破壞材料的情況下在丙烯酸塑料上鉆孔。在不破壞材料的情況下在丙烯酸塑料上鉆孔。n這些鉆頭采用經過改造的尖端和切削槽，以便這些鉆頭采用經過改造的尖端和切削槽，以便于在塑料上打孔。于在塑料上打孔。虎鉗與鉗工臺虎鉗與鉗工臺鉗工工作介紹鉗工工作介紹n鉗工作業主要包括：鏨削、銼削、鋸切、劃線、鉗工作業主要包括：鏨削、銼削、鋸切、劃線、鉆削、鉸削、攻絲和套絲（螺紋加工）、刮削鉆削、鉸削、攻絲和套絲（螺紋加工）、刮削、研磨、矯正、彎曲和鉚接等。、研磨、矯正、彎曲和
13、鉚接等。n鉗工是機械制造中最古老的金屬加工技術。鉗工是機械制造中最古老的金屬加工技術。19世紀以后，各種機床的發展和普及，雖然世紀以后，各種機床的發展和普及，雖然逐步使大部分鉗工作業實現了機械化和自動逐步使大部分鉗工作業實現了機械化和自動化，但在機械制造過程中鉗工仍是廣泛應用化，但在機械制造過程中鉗工仍是廣泛應用的基本技術，的基本技術，其原因是：n劃線、刮削、研磨和機械裝配等鉗工作業，至今劃線、刮削、研磨和機械裝配等鉗工作業，至今尚無適當的機械化設備可以全部代替；尚無適當的機械化設備可以全部代替；n某些最精密的樣板、模具、量具和配合表面某些最精密的樣板、模具、量具和配合表面(如如導軌面和軸瓦等
14、導軌面和軸瓦等)，仍需要依靠工人的手藝作精密，仍需要依靠工人的手藝作精密加工；加工；n在單件小批生產、修配工作或缺乏設備條件的情在單件小批生產、修配工作或缺乏設備條件的情況下，采用鉗工制造某些零件仍是一種經濟實用的況下，采用鉗工制造某些零件仍是一種經濟實用的方法。方法。粗銼刀和細銼粗銼刀和細銼n粗銼刀被用來從工件表面去掉大量的材料，細粗銼刀被用來從工件表面去掉大量的材料，細銼則是在最后的整修階段使用的。銼則是在最后的整修階段使用的。n粗銼刀和細銼總共大約有粗銼刀和細銼總共大約有30003000種不同的形狀、種不同的形狀、尺寸和類型。尺寸和類型。n所以有一套可完成最基本加工任務的銼刀即可。所以有
15、一套可完成最基本加工任務的銼刀即可。n一個典型銼刀套裝中應該包括一把圓銼、半圓一個典型銼刀套裝中應該包括一把圓銼、半圓銼、方銼、平銼等等，其中長度從銼、方銼、平銼等等，其中長度從139.700mm139.700mm至至254.000mm254.000mm不等。不等。砂紙砂紙n砂紙是很容易買到的，粒度從非常粗糙的（砂紙是很容易買到的，粒度從非常粗糙的（5050粒度）到非常細的（超過粒度）到非常細的（超過300300粒度）都有。粒度）都有。n低粒度的砂紙通常用于打磨去除較大量的材料，低粒度的砂紙通常用于打磨去除較大量的材料，而高粒度的砂紙則用來完成最后的精細打光。而高粒度的砂紙則用來完成最后的精細
16、打光。n打磨軟的塑料，例如硬質發泡打磨軟的塑料，例如硬質發泡PVCPVC，可以使用，可以使用150175150175粒度的砂紙打磨。粒度的砂紙打磨。n金屬可以使用金屬可以使用250300250300粒度的濕粒度的濕/干砂紙進行打干砂紙進行打磨，使用時把砂紙用普通的水弄濕即可。磨，使用時把砂紙用普通的水弄濕即可。電子制作工具電子制作工具n在下面列出的工具中，只有電烙鐵和萬在下面列出的工具中，只有電烙鐵和萬用表（包括模擬和數字的）是確實必要用表（包括模擬和數字的）是確實必要的，其他的都屬于可選工具。的，其他的都屬于可選工具。剝線鉗和水口鉗剝線鉗和水口鉗n在電子工作臺上常見的手工工具包括：在電子工作
17、臺上常見的手工工具包括：剝線鉗和剪線鉗，剝線鉗和剪線鉗，n這兩種工具使用的頻率非常高這兩種工具使用的頻率非常高n由于有不同的用途，所以不要混用，以由于有不同的用途，所以不要混用，以免導致刀口受損。免導致刀口受損。電烙鐵電烙鐵n 電烙鐵用于所有電子電器元件的日常焊接。電烙鐵用于所有電子電器元件的日常焊接。n不要使用功率太高的電烙鐵，否則過高的熱不要使用功率太高的電烙鐵，否則過高的熱量會損壞元件。量會損壞元件。n大多數電烙鐵都只有一個尖端，但是對于焊大多數電烙鐵都只有一個尖端，但是對于焊接貼片元件或特殊元件是，則需要更多精細接貼片元件或特殊元件是，則需要更多精細和形狀各異的烙鐵尖。和形狀各異的烙鐵
18、尖。焊槍焊槍n當焊接任務比較繁重而需要更大功率時，你就有必當焊接任務比較繁重而需要更大功率時，你就有必要使用一個可瞬時接通的焊槍。要使用一個可瞬時接通的焊槍。n這包括在功率器件上焊接翼片，或者把兩個金屬元這包括在功率器件上焊接翼片，或者把兩個金屬元件焊接到一起。件焊接到一起。n大多數焊槍都一樣，要通過按動一個觸發器來快速大多數焊槍都一樣，要通過按動一個觸發器來快速打開或關閉加熱。打開或關閉加熱。n不要在精密的電子元件上用焊槍。這時焊槍產生的不要在精密的電子元件上用焊槍。這時焊槍產生的高溫熱量會毀壞大多數的電子元件，特別是集成電高溫熱量會毀壞大多數的電子元件，特別是集成電路和晶體管元件。路和晶體
19、管元件。n這時你可以用一個瓦數低的（這時你可以用一個瓦數低的（2525到到30w30w）電烙鐵來代）電烙鐵來代替它完成這個工作。替它完成這個工作。數字萬用表數字萬用表n數字萬用表用于測量直流和交流電壓、電流、數字萬用表用于測量直流和交流電壓、電流、電阻阻值和電路連通性，還可以測量電容、電阻阻值和電路連通性，還可以測量電容、二極管和三極管。二極管和三極管。n幾乎所有數字電表都有一個優點，那就是有幾乎所有數字電表都有一個優點，那就是有聲音提示的電路連通檢測。聲音提示的電路連通檢測。n如果電阻值是零時，電路被認為是導通的，如果電阻值是零時，電路被認為是導通的，電表會發出電表會發出“嘀嘀嘀嘀”聲以提示
20、連通。聲以提示連通。臺式穩壓可調電源臺式穩壓可調電源n當你開發電路時，應使用臺式電源提供穩定干凈的電當你開發電路時，應使用臺式電源提供穩定干凈的電流來給電路供電（一旦你確認電路工作正常，你就可流來給電路供電（一旦你確認電路工作正常，你就可以用電池進行試驗）。以用電池進行試驗）。對可以可調節電壓輸出的電源來說，其調節范圍至少對可以可調節電壓輸出的電源來說，其調節范圍至少是是212V212V直流電壓。直流電壓。可調電源的輸出電流是可以設置為限流的?？烧{電源的輸出電流是可以設置為限流的。盡可能選擇可調范圍大，功率大的電源。盡可能選擇可調范圍大，功率大的電源。n可調電源應有直接顯示的電壓、電流表，可以
21、精確顯可調電源應有直接顯示的電壓、電流表，可以精確顯示輸出電壓值和電流值。示輸出電壓值和電流值。示波器示波器n示波器也是一個必備的儀器，它可以讓你用眼睛直接示波器也是一個必備的儀器，它可以讓你用眼睛直接“觀察觀察”電子信號。電子信號。n對電路設計和故障診斷來說，示波器是不可或缺的。對電路設計和故障診斷來說，示波器是不可或缺的。n要盡量選擇帶寬不小于要盡量選擇帶寬不小于30MHz30MHz的型號。的型號。n雙路跟蹤、數據存儲以及延遲掃描等特征都非常好用。雙路跟蹤、數據存儲以及延遲掃描等特征都非常好用。n手提式的數字示波器通常擁有諸如手提式的數字示波器通常擁有諸如50100MHz50100MHz的
22、帶寬、的帶寬、延遲掃描、數據存儲等較齊全的功能。延遲掃描、數據存儲等較齊全的功能。熱熔膠槍熱熔膠槍n熱熔膠槍的噴膠頭有小型和標準尺寸之分。熱熔膠槍的噴膠頭有小型和標準尺寸之分。n標準尺寸的熱熔膠槍可以使用高溫（相對低溫而言）標準尺寸的熱熔膠槍可以使用高溫（相對低溫而言）膠棒。膠棒。n對基本的粘接工作來說，標準的圓口噴膠頭是非常對基本的粘接工作來說，標準的圓口噴膠頭是非常合適的。合適的。n可以用這個噴膠頭擠出一滴膠液，然后把要粘合的可以用這個噴膠頭擠出一滴膠液，然后把要粘合的零件壓緊使膠液涂開。零件壓緊使膠液涂開。n要確認你選擇的膠棒與你的膠槍的功率相匹配，否要確認你選擇的膠棒與你的膠槍的功率相
23、匹配，否則等待膠棒融化的時間會很長，或根本融化不了。則等待膠棒融化的時間會很長，或根本融化不了。尼龍扎帶尼龍扎帶n尼龍扎帶是最方便的固定方式尼龍扎帶是最方便的固定方式n大多數情況下，尼龍扎帶線纜或者電池大多數情況下，尼龍扎帶線纜或者電池都是比較穩定的。都是比較穩定的。軟管卡箍軟管卡箍n軟管卡箍是汽車上用來固定各種油管和軟管卡箍是汽車上用來固定各種油管和水管的固定器件。水管的固定器件。n顯然這種固定方式可以運用到機器人的顯然這種固定方式可以運用到機器人的制作中來。制作中來。n例如用來固定直流電機。例如用來固定直流電機。常用粘合劑常用粘合劑-AB膠膠n丙烯酸酯丙烯酸酯ABAB膠又稱為雙組分丙烯酸酯
24、膠膠又稱為雙組分丙烯酸酯膠黏劑，第二代丙烯酸酯膠黏劑（黏劑，第二代丙烯酸酯膠黏劑（SGASGA），），反應性丙烯酸酯膠黏劑反應性丙烯酸酯膠黏劑 n是以甲基丙烯酸酯的自由基接枝共聚為是以甲基丙烯酸酯的自由基接枝共聚為基礎的雙組分膠黏劑基礎的雙組分膠黏劑 AB膠黏合特點膠黏合特點n1 1室溫快速固化，且固化速度快。室溫快速固化，且固化速度快。n2 2使用方便，不需嚴格計量，利于手工調制。使用方便，不需嚴格計量，利于手工調制。n3 3不需嚴格粘合面表面處理。不需嚴格粘合面表面處理。n4 4可粘接材料廣泛，有利于異型材料組裝。可粘接材料廣泛，有利于異型材料組裝。n5 5機械強度好。機械強度好。n6 6
25、耐溫性好：耐溫性好：-60-100-60-100 n7.7.味道較為刺鼻味道較為刺鼻各類電動工具各類電動工具n前面介紹的都是手動工具，而電動工具是為了前面介紹的都是手動工具，而電動工具是為了提供工作效率而選用的，的確可以大大減少制提供工作效率而選用的，的確可以大大減少制作機器人所花費的時間和精力。作機器人所花費的時間和精力。n 1.電動旋具電動旋具n 可以充電并可以反轉的型號能讓你節省大量可以充電并可以反轉的型號能讓你節省大量的時間。的時間。n電動旋具應選擇可充電式和直接插電時兩種，電動旋具應選擇可充電式和直接插電時兩種，以便在不同場合使用。以便在不同場合使用。電動旋具頭電動旋具頭n大多數電動
26、旋具都附有一套各種各樣的大多數電動旋具都附有一套各種各樣的刀頭。刀頭。n普通的旋具刀頭都可以買到：一字形、普通的旋具刀頭都可以買到：一字形、十字形、方形、六角錐形、米字形等，十字形、方形、六角錐形、米字形等，每種刀頭都有數種不同的尺寸。每種刀頭都有數種不同的尺寸。n特殊的旋具刀頭則根據使用的頻率進行特殊的旋具刀頭則根據使用的頻率進行選購。選購。圓盤形鋸圓盤形鋸n當你要切割木材以及更厚的塑料板時，當你要切割木材以及更厚的塑料板時，使用標準的使用標準的190.500mm圓盤形鋸會省圓盤形鋸會省很多事。很多事。n 你要確保使用的鋸片與你要切割的材料你要確保使用的鋸片與你要切割的材料類型相匹配。類型相匹配。n為了切割直線，你可以買一個鋸片導板。為了切割直線，你可以買一個鋸片導板。n 特別注意這個工具是最危險的！特別注意這個工具是最危險的！圓型角磨機圓型角磨機n圓形角磨機被設計用于各類材料的最后打磨，但如果圓形角磨機被設計用于各類材料的最后打磨，但如果安裝了合適的研磨片，它還可以用于對塑料甚至有色安裝了合適的研磨片，它還可以用于對塑料甚至有色金屬進行基本的打磨。金屬進行基本的打磨。n如果把打磨器固定在虎鉗上，它還可以當作一個臺式如果把打磨器固定在虎鉗上，它還可以當作一個臺式磨床使用。磨床使用。The EndThe End謝謝大家的關注！謝謝大家的關注！
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