我做過的機器人：立式銑床

劉之怡

也許你會對立式銑床是否為機器“人”感到疑惑，其實國際上至今還沒有被普遍認同的“機器人”的定義，?但根據由國際標準化組織給出的較被廣泛接受的定義，“機器人”是一種能夠通過編程和自動控制來執行作業或移動任務的機器，你會發現無人機、機械臂等是機器人，而我搭建的立式銑床也是機器人。

先簡單介紹一下銑床：銑床主要指用銑刀在工件上加工多種表面的機床。通常銑刀旋轉運動為主運動，工件（和）銑刀的移動為進給運動。銑床主要組成部分有：立銑頭、主軸、工作臺、床鞍、升降臺、床身、底座。

銑床的運動分兩種形式：旋轉運動轉化為旋轉運動、旋轉運動轉化為平動。

銑床至關重要的就是絲杠平動裝置，它將轉動轉化為平動。

我參考STP?Viewer，組裝一個立式銑床，然后進行電路連接，并且于工作臺在?X?軸正向的極限位置安裝一個觸碰傳感器作為限位，立銑頭在?Y?軸正向的極限位置安裝一個觸碰傳感器作為限位。

然后按如下步驟寫出程序，實現一個模擬加工的工作：

第一步（復位）：工作臺運動到?X?正向極限位置（控制?1?號電機旋轉，直到工作臺碰到限位的觸碰傳感器停止）;銑頭運動到?Y?正向極限位置（控制?2?號電機旋轉，直到洗頭碰到限位的觸碰傳感器停止），工作臺運動到?Y?正向極限位置（控制?4?號電機）;

第二步：工作臺在一號電機所在的絲杠上向-X?方向運動，其中心位置與銑頭的中心位置在同一平面上（控制?1?號電機）;工作臺在一號電機所在的絲杠上向-Y?方向運動，其中位置與銑頭的中心位置在同一直線上（控制?1?號電機）;銑頭開始旋轉（控制?3?號電機）;

第三步：銑頭-Z?方向移動，移動到?2?號電機所在絲杠的中間位置停止（控制?2?號電機）;工作臺在+X?與-X?方向各勻速移動?1S?的時間（控制?1?號電機正轉與反轉延遲各?1s）;工作臺在+Y?與-Y?方向各移動一段距離（控制?4?號舵機順時針、逆時針各旋轉一定的角度）;

第四步：銑頭在-Z?向移動?1s（控制?2?號電機旋轉?1s），暫停?0.3s;銑頭在+Z?向移動?1s?（控制?2?號電機反向旋轉?1s）;工作臺的運動重復第三步中工作臺的運動;

第五步：復位，回到第一步中的位置。

將程序燒錄到?Basra?中之后觀察其實際運動效果是否有問題。記得第一次實踐時，我因為將四號舵機的接線插反而導致工作臺復位時向X?負向極限位置運動。

這次的銑床安裝，讓我收益頗多。其中，零件組裝部分我花費時間最多，在不斷組裝拆解的過程中，我的意志力得到鍛煉，解決困難的勇氣也增強了許多，對于機械零件的類型和組裝順序有了更深入的理解。同時，我看建模圖紙的能力也隨之增強，還學會了STP?Viewer的使用方法。除此之外，電機的使用和ardnino的使用，對我程序編寫的能力也有所提高。銑床的搭建不僅培養了我對物理動力學及機械控制的興趣，還使我學到了許多課本之外的知識。作出這樣一個靈活的銑床（在X、Y、Z軸平動，Z軸轉動），我從心底里感到滿足與欣喜！

你也許會疑問：一個沒有銑刀，無法對工件進行銑削加工的銑床制作出來有何意義？是的，我的銑床的實用價值相比工廠制作的要低很多，但是它可以由電腦控制自動運作，而工廠制作出來的銑床則需要人親手運作，這是我嘗試從機械化走向自動化的一大步。

責任編輯：宋明晏