利用慧鱼教具及创意组合模型设计自动立式钻铣床
慧鱼指导书原版彩图
慧鱼创新模型制作实验指导书机械与结构组（93291）第一节概述机械教具提供了动手实验大量的机构系统的机会，包括：旋转动作、动力传输、齿轮系统、斜齿轮、冠齿、小齿。
（杠杆和联杆）直线运动和旋转运动的相互转换——通过条齿、小齿、螺杆。
旋转运动转换到往复运动和摆动运动——通过凸轮、曲柄、滑块、杠杆链传动、滑轮传动、带传动使相关原理包含教学内容，包括：齿轮比、机械利益、速度比率和效率。
而用结构组能节省宝贵的教学时间，可省去用材料建立结构的时间，快速搭建简单结构，给学生提供了基础实验的机会，他们能依次设计、运做、评估。
一、实验目的：通过对慧鱼机械结构组模型，熟练的掌握机械结构的应用技术。
二、实验内容：机械结构组包括2类模型，分别为齿轮传动机构桁架机构三、实验步骤：（1）制作导线：将慧鱼模型中所给的导线如图所示连接好（2）电池与电动机的连接：(3)一些主要零件：实验一：立式铣床的的模型制作（93291－1）1．实验目的：通过立式铣床模型的制作，了解齿轮的传动。
2．实验步骤：（1）首先，如第一幅图所示找出所需零件，注意将元件放在底板上以防止丢失。
然后按照第二幅图所示将零件插好。
注意：图中1X代表需要该零件1个。
下同。
（2）注意：有颜色部分为本步骤中装配上的零件。
下同（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）（13）（14）（15）总装图（16）操作方法：连接上电源后，通过开关控制使铣刀运转或停止。
实验二：工场起重机的模型制作（93291－2）1．实验目的：通过工程起重机模型的制作，了解桁架的稳定性。
2．实验步骤：（1）首先，如第一幅图所示找出所需零件，注意将元件放在底板上以防止丢失。
然后按照第二幅图所示将零件插好。
注意：图中1X代表需要该零件1个。
下同。
（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）（13）（14）（15）（16）（17）。
慧鱼工业模型教学经验
综合仓储加工系统----目录综合仓储加工系统目录一、综合仓储加工系统工业模型简介 ........................................... - 1 -(一)组成...................................................................................................................... - 1 -A.立体仓库...................................................................................................... - 1 -B.货架运输车.................................................................................................. - 2 -1.移动框架.............................................................................................. - 3 -2.移动机构.............................................................................................. - 3 -⑴极限开关...................................................................................... - 3 -⑵仓位传感器.................................................................................. - 3 -⑶传动.............................................................................................. - 3 -3.升降机构.............................................................................................. - 3 -⑴层位进出货位置传感器.............................................................. - 3 -⑵层位放取货位置传感器.............................................................. - 3 -⑶传动.............................................................................................. - 3 -4.货物传递小车...................................................................................... - 3 -⑴进仓位置传感器.......................................................................... - 4 -⑵仓外进出货位置传感器.............................................................. - 4 -⑶原位位置传感器.......................................................................... - 4 -⑷传动.............................................................................................. - 4 -⑸物料检测传感器.......................................................................... - 4 -C.进料口.......................................................................................................... - 5 -1.框架...................................................................................................... - 6 -2.传动...................................................................................................... - 6 -3.物料检测传感器.................................................................................. - 6 -4.推料杆位置传感器...................................................................................... - 6 -D.进料-传输带 ................................................................................................ - 6 -1.传送带.................................................................................................. - 7 -2.传动...................................................................................................... - 7 -3.物料检测传感器.................................................................................. - 7 -E.出料滑台传输带.......................................................................................... - 8 -1.传送带.................................................................................................. - 8 -2.传动...................................................................................................... - 8 -3.物料检测传感器.................................................................................. - 8 -F.出料滑台...................................................................................................... - 8 -G.轨道小车...................................................................................................... - 9 -1.轨道...................................................................................................... - 9 -2.电缆链.......................................................................................................... - 9 -3.移动机构.............................................................................................. - 9 -⑴移动框架...................................................................................... - 9 -⑵小车移动传动.............................................................................. - 9 -⑶传输带.......................................................................................... - 9 -⑷传输带传动................................................................................ - 10 -⑸物料检测传感器........................................................................ - 10 -⑹物料分类传感器........................................................................ - 10 -4.移动位置行程开关。
慧鱼机器人——广工大课程设计
课程设计课程名称机电一体化创新设计项目题目名称_学生学院 __ ______ 专业班级学号学生姓名小组成员指导教师 ______ _________ 成绩评定教师签名年月日摘要“慧鱼组合模型”（Fischertechnik），是由德国发明家Arthur Fischer 博士在1964年从其专利“六面拼接体”的基础上发明的。
它由各种型号和规格的零件构成，类似于积木。
零件的种类几乎包括了机械课程和日常生活中的所有零件，如机械零件：连杆、凸轮、齿轮（普通齿轮、锥齿轮、斜齿轮、内啮合齿轮、外啮合齿轮等）、蜗轮、蜗杆、螺杆、铰链、带、链条、轴（直轴和曲轴）、联轴器、弹簧、减速器、齿轮箱、车轮等；电气零件：直流电机、、行程开关、传感器、可调直流变压器、电脑接口板、PLC 接口板、红外线发射接收装置等；气动零件：储气罐、汽缸、活塞、气弯头、手动气阀、电磁气阀、气管等。
由这些零件的不同组合便可构造出各式各样的模型。
关键字：机器人、装配、结构、运动目录1、机器人的结构 (2)1.1机器人的一般构成 (2)1.2机械手具体结构功能 (3)2、四自由度机器人的工作空间自由度的坐标形式 (2)3、四自由度机器人传动简介 (4)3.1四自由度机器人的驱动元件 (4)3.2执行机构的传动链 (5)3.2.1控制底盘转动传动链 (4)3.2.2机械手的夹紧放松的传动机构 ............................... 错误！未定义书签。
3.2.3机械手上下运动的传动机构 (6)3.2.4前后运动的传动机构....................................... 错误！未定义书签。
4、机器人运动控制 (7)4.1机械手的运动轨迹 (7)4.2机械手各位置的定义 (8)5、机电一体化系统创新设计分析 (8)6、实验总结 (9)1、机器人的结构1.1机器人的一般构成1. 机械本体机器人的机械本体机构基本上分为两大类：一类是操作本体机构，它类似人的手臂和手腕，配上各种手爪与末端操作器后可进行各种抓取动作和操作作业，工业机器人主要采用这种结构。
慧鱼创意设计实验报告doc
慧鱼创意设计实验报告篇一：慧鱼实验报告华北电力大学实验报告实验名称: 慧鱼创意系统的实践与开发课程名称：科技创新实践3实验人：设制1301班施宗财 XX04410121输电1402班张志聪 XX04400231机电1401班侯文涛 XX044XX0成绩：优秀指导教师：房静实验日期：XX.3.28华北电力大学工程训练中心 | || |隧道蔽障寻迹机器人作品设计说明一．研制背景及意义我们知道，隧道、涵洞、高楼等工程建筑物发生事故时会发生坍塌，此时，救援人员是无法直接进入这些建筑物中进行营救工作的。
同时，也没法得知里面的实际状况。
为了解决这个问题，我们此次设计了这个隧道蔽障寻迹机器人，以期解决这个问题，以方便营救，代替人力进入这些复杂地段进行探测工作。
根据设计方案，我们先搭建了慧鱼模型，并进行了调试及简单的实地实验。
二、实验目的1、认识了解慧鱼创意模型组合包中的各种功硬件。
2、了解ROBOPRO软件及编程。
3、了解慧鱼创意模型是如何控制与协调机构运动的。
4、锻炼机械创新能力，初步建立对机电一体化产品的认识。
三、实验原理隧道机器人是一种代替人力进入到坍塌建筑物中的机器。
能够进行蔽障、循迹，并且能够携带摄像头、红外探头、热敏、光敏、声敏电阻等的传感器进入复杂地段进行探测的机器。
拥有很大的市场开发前景。
四、实验器材1、“慧鱼”创意模型组合包。
2、“慧鱼”专用电源、数据线。
3、计算机一台。
4、“慧鱼”专用智能接口板。
5、ROBOPRO软件。
五、实验准备认识“慧鱼”创意模型使用手册中已搭建的示例模型。
六、实验内容1、根据慧鱼”创意模型使用手册，使用各种构件逐步搭建示例模型。
2、模型搭建好后连接相应电路。
3、在计算机上应用ROBOPRO软件编写相应程序，并通过数据线将程序下载到接口板中。
4、接通电源，调试程序。
5、验收成果并拆卸构件，放回原处。
七、实物成品图片展示八、程序流程图九、简单介绍功能1、进入坍塌建筑物进行探测（可以加装摄像头以及探测头）；2、寻找并避开障碍物；3、给定轨迹，能迎着所给轨迹进行运动（走出轨迹以后，灯亮，同时蜂鸣器发声）十、实物示范（实际效果图）篇二：慧鱼创新设计实验报告实验五慧鱼创新设计实验报告姓名：宋俊超班级： 13机自专升本1班成绩：实验日期： 12月18日教师签字：一、实验目的1、培养学生用创造性思维方法，设计、搭建新型的机构或装置；2、培养学生的创新意识及综合设计能力；3、项目组织能力。
慧鱼创意组合模型在机器人技术实验教学中的实践与应用
摘
要 ：慧鱼组合模 型提供 了机 器人 结构 和软件设计平 台，是机 器人 实验教 学的 良好 栽体。采用 慧鱼创 意组合模型构
建 气动机械手 ，阐述总体结构方案与ｘ ＝ － Ｅ流程 ，采 用 Ｒ Ｂ ｒ 软 件编程 实现对 气动机械手 的控制 。该 方案可运 用到机 器 Ｏ Ｏ Ｐｏ 人课程创新 实验等 实践 中，提 高学生的实践能力与创新 能力。 关键词 ：慧鱼创意组合模 型 ；机 器人技 术；实验教 学 中图分类号 ：Ｓ７６ ７ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ — ０ Ｘ （０ ２ １— ０ １ ０ ０ １ ０ ５ ２ １ ）０ ０ ８ － ３
Ｘｉ ｎ ｎ Ｙｉ ｇ， Ｘｕ ｅ ， Ｙａ ｇ Ｔ ｅ ｉ ＤｉＨａｔｎ ｅＷ ｉ ｎ ｉ ｂ ｎ， ｉｉ ｇ
（ ｏ ｅｅｏ Ｅ ｇ ｅｒ ｇａｄＴ ｃｎｌｇ ，Ｎ ｒ ｅｓ Ｆｒｓ ｙＵ ｉ ｒｉ ，Ｈａ ｉ １０４ ） Ｃ ｌ ｇ ｆ ｎ ｉ ｅ ｎ ｅｈ ｏ ｙ ｏｔ ａｔ ｏ ｔ ｎ ｅｓｙ ｌ ｎ ｉ ｎ ｏ ｈ ｅｒ ｖ ｔ ｒ ｎ ５ ０ ０ ｂ
Ｐ ｏ ｗ ｅ Ｔ ｅｐｏ ｃ ｃｌｂ ｓｄｉ ｎｖｔ ｅｐａｔｅｔ ｃｉｇｆ ｂｔｅｈｏｏｙｃｕ ｅ ｒｅ ｒｖ ｒ ｔ ａ ａｉｔ ｏ ｔｒ ｒ ｓｆ ａ ． ｈ ｒｊ ｔ ａ ｅｕｅ ｉ ｏａｉ ｒｃ ｃ ａｈｎ ｒ ｏｏ ｔ ｎ ｌ ｏ ｒ ｓ ｎｏｄｒ ｏｉ ｏ ｅｐａ ｉ ｌ ｂｌｙ ｅ ｌ ｎｎ ｖ ｉ ｅ ｏ ｒ ｃ ｇ ｓ ｉ ｔ ｍｐ ｃ ｃ ｉ
以慧鱼创意组合模型为载体的机器人实验教学提供了一种特殊的学习模式即一边动手制作一边学习知识在机器人制作过程中每时每刻都会出现新的问题明确的目标激发学生主动去寻找答案既得到满意的作品又激发了学生学习的主动性
第２卷 第 １ ８ 期
“慧鱼创意组合模型”实验
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机械运动
• 传递圆周运动
直（斜）齿轮传动
锥齿轮传动
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机械运动
传递圆周运动
涡轮蜗杆传动 （自锁）
冠状齿轮
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机械运动
• 传递直线运动
齿轮齿条传动
丝杆螺母传动
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机械运动
带传动
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机械运动
• 滑轮传动
定滑轮： 固定的， 不省力但改变方向
例： 旗杆
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机械运动
• 滑轮传动
动滑轮：
省力 但不能改变力的方向
例： 吊车
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机械运动
• 滑轮传动
滑轮组
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慧鱼教具编程模块简介
2）Input——输入模块
按键开关 光电传感器 磁敏感应器
插入该功能模块时，应从“Image” 对话框中选择显示的对应图标。 在“Swap 1/0 branches” 中选择 希望的输出状态。
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慧鱼教具编程模块简介
3）Wait for input——等待输入模块
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慧鱼教具编程模块简介
5）Time delay——延时模 块
延时模块是在程序中设定延迟时 间长短的功能模块。当程序步骤到达 Wait延时模块时，时间延迟，然后再 执行程序的下一步。
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慧鱼教具编程模块简介
6）Start——开始模块
慧鱼实验_精品文档
慧鱼实验21世纪将是个全面创新的时代,如何培养、提升现代学生的创造力、想象力与科学技能，来迎接这个竞争的时代微型组合机器人能实现多种控制方式及多种模型设计，适合于机电一体化、工业自动控制、机械创新等课程，推荐采用PLC控制技术。
微型组合机器人配有教材，图文并茂、浅显易懂，对每一个模型都作深入浅出的原理说明、功能解释，鼓励学生举一反三、活学活用，让他们不断发展创新。
微型组合机器人是通过各种各样的构件(功能模块)组合拼装而成，因此，“构件”是模型的最小组成部分。
实验一计算机组合包创意实验设计一实验目的:1、熟悉慧鱼模型的各个模块。
2、了解三自由度机器人的基本结构。
3、能够运用计算机编程，合理控制机器人的运动。
4、能进行简单创意实验设计。
二实验器材:慧鱼计算机组合包一套慧鱼专用电源一套PC机一台LLWIN软件一套接口电路板一块三实验原理:如图所示(见附图):为一三自由度机器人，能够实现搬运工件的作用，三自由度机器人包括腰部、大臂以及夹钳。
腰部能够实现左右旋转运动，大臂能够实现上下的俯仰运动，夹钳则能够实现夹取物体。
该三自由度机械人总共涉及到6个行程开关以及3个电动机，其中M1驱动腰部旋转，M2驱动大臂俯仰，M3驱动夹钳的关闭。
E1用于限定夹钳的开闭位置，E2用于腰部旋转进行计数，E3限定了大仰起后的极限位置，E4用于夹钳的驱动轴旋转次数进行计数，E5对大臂处的蜗杆旋转次数进行统计，E6限制腰部旋转的极限一些置。
四实验内容1、按照装置图组装出机器人。
2、按照连线图将机器人各部与计算机数据线连好。
3、用计算机中的软件(LLWIN)对机器人进行控制操作。
(1)对各个部分进行检测:M1M2M3E1E2E3E4E5E6全部测试通过后再进行以下实验内容。
(2)调试出控制程度，进行连续操作。
4、对软件进行改编，使机器人实现更多的功能。
(1)实现夹取与放置的换位。
(2)改变大臂运动轨迹。
五实验思考题1、单个测试腰部可旋转，但整体测试时腰部却不按程序规定的运行，可能是什么原因2、大臂可以俯仰，但程序并不向下运行，会是什么原因3、夹钳不能开闭，会是什么原因4、如何实现运动轨迹投射到平面后为非矩形实验二移动机器人创意实验设计一实验目的:1、了解移动机器人的基本结构2、能够运用计算机编程，控制移动机器人的运动3、进行创意实验设计二实验器材:慧鱼移动机器人组合包一套慧鱼专用电池盒一个或专用电源一套PC机一台(要求:486、66以上，8M以上内存，空闲的LPT2口)LLWIN专用软件一套，(WINDOS3、1以上或WINDOWS95)接口电路板一块电缆若干三实验原理如图所地：为一跟踪光源移动机器人，能够跟踪光源而运动。
机械设计专业综合实验-机构创新设计慧鱼拼装
设计性实验指导书实验名称：机械设计模型拼装实验实验简介：“慧鱼教具及创意组合模型”，又称为“工程积木”，“智慧魔方”。
它集教具和仿真模型于一身，是科技知识启蒙、创造性思维训练及创造力开发的最佳载体。
“慧鱼教具及创意组合模型”是由德国发明家、企业家、当今世界拥有专利最多（5000 项）的Artur Fischer 博士于1964 年发明问世的。
菲舍尔博士因此还荣获了德国诺贝尔工程奖。
“慧鱼”的技术含量极高。
目前，国际最前沿的工程技术，如仿生技术、气动技术、传感技术、计算机技术以及机器人技术等，在“慧鱼”中都实现了微型仿真替代。
“慧鱼”有各种型号和规格的零件近千种，一般工程机械制造所需要的零部件如连杆、齿轮、马达、蜗轮，以及汽缸、压缩机、发动机、离合器，甚至热（光、触、磁）敏传感器、信号转换开关、计算机接口等等，在“慧鱼”中都可以找到。
因此，“慧鱼教具及创意组合模型”零部件的仿真度，几乎能够实现任何复杂技术过程和大型设计的模型，使之真实地“再现”。
该实验设备能够组装各种机械及设备，将其用于辅助理论教学，将使学生获得很强的感性认识，并且能发挥其无限的创造力。
适用课程：机械设计专业综合实验实验目的：A 通过对动手组建模型，连线，控制模型等各阶段学习后，对慧鱼创意组合模型的运作方法有一个初步的熟悉；B 了解基本的机械结构和特点掌握电气动控制工业技术的基本概念、分类及特点；C 了解电气动元件的工作原理、种类和实际应用方式，电气动控制系统的组成和结构掌握基本的电气动控制技术的应用，了解现代自动化控制系统的结构和特点。
面向专业：机类实验项目性质：设计性实验地点：图书馆——506 室（机械系统创新实验室）开放办法：先登陆网站进行网上预约或到S403填写预约表进行预约，根据预约时间提前预习写出预习报告、进行实验。
实验分组： 5-6 人/组《机械设计专业综合实验》课程实验机械设计慧鱼模型拼装实验“慧鱼教具及创意组合模型”，又称为“工程积木”，“智慧魔方”。
2010慧鱼培训模型及工业模型介绍
2010 慧鱼培训模型和工业模型目录2006慧鱼创意组合模型培训模型介绍 (3)三自由度机械手3-D-Robot （505005） (4)带传送带的冲床Punching Machine with Conveyor Belt （505006） (5)双工作台操作流水线Indexed line with 2 Machining Stations （505007） (6)气动加工中心Pneumatic Processing Center （505008） (7)2006 德国慧鱼创意组合模型工业模型介绍 (8)包裹翻转模型Parcel turnover model （502030） (8)升降台Lifting table （502029） (10)带三轴门架的传送与分类流水线Transport and sorting line with 3-axis-portal（502027） (11)柔性加工流水线Flexible process line (502025) (12)带三轴门架的柔性加工流水线Flexible process line with 3-axis-portal (502024) (13)三轴门架3-axis-portal （502023） (14)加工中心Production unit with shuttle （502021） (15)加工单元SIDAC配套Processing units SIDAC matching （502018） (16)冲压机西门子兼容Ram machines SIEMENS compatible （502017） (17)装配流水线西门子兼容Assembly line SIEMENS compatible （502016） (18)立体仓库Midule high level storage warehouse （502015） (19)洗车线Car wash line （502014） (20)传送与分类流水线Transport and sorting line （502013） (22)五自由度机械手5-D-robot （502012） (23)可翻转传输带,旋转台和滑台Conveyor Belts, Turntable and Roll Line （502009） (24)气动分选机Pneumatic Picking （502007） (25)吸盘搬运机Converter Suck Gripper （502006） (26)小型立体仓库Compact -High-Level-Storage-Warehouse （502005） (27)小型洗车线Compact -Car Wash Line (502004) (28)小型柔性加工线Compact -Flexible Process Line with 2 Machine Tools (502003) (29)小型传送分类流水线Compact -Transport and Sorting Line (502002) (30)小型传输带Compact -Conveyor Belt (502001) (31)综合仓储加工系统Integrated Storage Processing System (502037) (32)三自由度机械手3-D-Robot (502036) (33)双工作台操作流水线Indexed line with 2 Machining Stations （502034） (34)焊接加工流水线Welding Processing Line （502032） (35)堆垛流水线Stow Processing Line （502031） (36)2010 慧鱼创意组合模型培训模型介绍----慧鱼创意组合模型创新教育的理想学具1964年，慧鱼创意组合模型（fischertechnik）诞生于德国，是技术含量很高的工程技术类智趣拼装模型，是展示科学原理和技术过程的理想教具，也是体现世界最先进教育理念的学具，为职业院校创新教育和创新实验提供了最佳的载体。
(完整word版)慧鱼实验报告
慧鱼机器人模型组装综合实验LLWin3。
0软件包等必需设备和工具，已进行过调试和试运行，方可进行本实验项目的实施。
五、实验步骤（1）慧鱼模型名称及工作过程避障机器人（2）模型组件选择柱、块：固定支撑和机器人实体搭建；板:一侧具有平滑表面，通常用于制作平台或装饰；轮孔条:可用于轴、连杆等组件的支撑；连接件:在结构制作中起到衔接的作用。
连杆、链条、履带、齿轮、齿条、涡轮、蜗杆、凸轮、弹簧、曲轴、万向节等9V双向直流电机、按钮、灯、接线插头、光敏晶体管、电磁阀、接口板等储气罐、气缸、活塞、气弯头、电磁气阀、气管（3）模型组件组装【提示】:①各个组件之间是如何连接的;②组件连接中有哪些注意事项。
可以附模型装配图。
构件连接方式：基本构件采用燕尾槽插接方式连接，可实现六面拼接,可多次拆装。
确保构件要到位,不滑动；注意电子元件正负极，接线稳定可靠不松动;整体美观，布线规范。
（4)接线电路连接：通信线路连接：①USB口连接方式：需要安装硬件驱动；②串口连接：硬件不支持热拔插,须关闭计算机后再进行硬件连接。
（5）端口设置及硬件调试2。
后退子程序:将模块中的马达输出M1和M2的速度调为4，方向为顺时针旋转。
3.左转子程序：将模块中的马达输出M1和M2的速度调为4，其中M1的运动方向为逆时针旋转、M2的运动方向为顺时针旋转。
4。
停止子程序：将电动机M1和M2的动作状态调为停止。
5.避障子程序：设置距离传感器D1的判断距离即:D1＜12cm，若距离不小于12cm则程序从Y/N分支的N分支出来→M4灯灭→程序结束。
而若距离小于12cm则程序从Y/N分支的Y分支出来→M4灯亮→智能车停止→延时1S→智能车后退;距离传感器继续判断距离,判断条件：D1＞13 cm，如果距离不小于13cm则程序回到判断起点，继续循环.反之，程序从Y/N分支的Y分支出来→智能车停止→智能车左转→延时0.5S→程序结束。
6.循线子程序：程序开始→智能车左转→循环计数开始，循环计数从=1开始，判断计数器的数值是否大于预定的循环计数10,若不大于10则从（N）口出→轨迹传感器I3开始判断,若搜寻到轨迹→M3灯亮→智能车停止→子程序出口；若未搜寻到轨迹→判断轨迹传感器I4是否搜寻到轨迹,若搜寻到轨迹→M3灯亮→智能车停止→子程序出口;若I4未搜寻到轨迹→M3灯灭→循环计数器开始→连接避障子程序→若遇到障碍，执行避障程序，然后返回程序入口；若未遇到障碍,则循环计数+1。
Fischer模型创意组合实验指导书
Fischer模型创意组合实验指导书一、实验学时本实验4学时。
二、实验目的使机电专业类学生通过机电一体化创意实验，对机电一体化形成整体概念，掌握有关机电一体化技术的基本理论知识和设计方法，经历从设计到完成机电一体化系统装置的整个过程，提高学生综合运用各门知识、解决实际问题的能力，并在实验中培养创新能力、想象力和科学技能。
三、实验装置及主体功能慧鱼(fischer)组合模型包，其中又可分为以下三种类型的模型包：实验机器人(Experimental Robot)、 传感器技术（Profi Sensoric）、气动机器人(Pneumatic Robot)。
慧鱼组合模型包的组成可分为四大类：机械零件、气动零件、电气构件和软件。
模型包的这些零件基本涵盖了机电一体化系统应包含的要素，如机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感器测试部分、控制及信息处理部分。
用这些零件可以拼装成一个工程技术模型，模型控制方式是通过智能接口板实现微机控制。
1、机械零件包括：齿轮、齿条、连杆、链条、履带、蜗轮、蜗杆、曲轴、齿轮箱及构筑零件等；2、电气零件包括：储气罐、压缩气缸、气管、气管联接头、弹簧等；3、电气零件包括：智能接口板、马达、9V直流电源、传感器（光敏、热敏、磁敏、电位器、接触开关）、单向阀、电磁铁、发光管；4、软件包括：Llwin2.1编程软件；《机器人技术软件手册》；智能接口板》；《Experimental Robot》、《Profi Sensoric》、《Pneumatic Robot》范例拼装图册。
每一种慧鱼(fischer)模型包拥有的零件类型及相应数量详见：《Experimental Robot》图册中的Page 62～65、《Profi Sensoric》图册中的Page 2～4、《Pneumatic Robot》图册中的Page 2～4。
四、实验内容创意组合模型实验的内容主要是进行机电一体化产品模型的设计、制作，并实现模型运动控制。
慧鱼创意组合设计实验指导书
《慧鱼创意组合设计实验》课程实验指导书江西理工大学机械基础实验室慧鱼创意组合设计实验指导书一、实验目的本实验主要基于慧鱼创意模型系统（fischertechnik）。
实验的目的是通过让学生学习动手组装模型机器人和建造自己设计的有一定功能的机器人模型产品，使学生体会创意设计的方法和意义；同时通过创意实验，使学生了解一些计算机控制、软件编程、机电一体化等方面的基础知识，加深对专业课学习的理解，为后续课的学习做一个很好地铺垫。
二、实验设备介绍1．慧鱼创意模型系统的组成：慧鱼创意模型系统（fischertechnik）硬件主要包括：1000多种的拼插构件单元、驱动源、传感器、接口板等。
拼插构件单元：系统提供的构件主料均采用优质的尼龙塑胶，辅料采用不锈钢芯铝合金架等，采用燕尾槽插接方式连接，可实现六面拼接，多次拆装。
系统提供的技术组合包中机械构件主要包括：齿轮、联杆、链条、齿轮（普通齿轮、锥齿轮、斜齿轮、内啮合齿轮、外啮合齿轮）、齿轴、齿条、涡轮、涡杆、凸轮、弹簧、曲轴、万向节、差速器、齿轮箱、铰链等。
驱动源：①直流电机驱动（9V、最大功率1.1W、转速7000 prn），由于模型系统需求功率比较低（系统载荷小，需求功率只克服传动中的摩擦阻力），所以它兼顾驱动和控制两种功能。
②减速直流电机驱动（9V、最大功率1.1瓦，减速比50：1/20:1）。
③气动驱动包括：储气罐、气缸、活塞、电磁阀、气管等元件。
传感器：在搭接模型时，你可以把传感器提供的信息（如亮/暗、通/断，温度值等）通过接口板传给计算机。
系统提供的传感器做为控制系统的输入信号包括：①感光传感器Brightness sensor （光电管）：对亮度有反应，它和聚焦灯泡配合使用，当有光（或无光）照在上面时，光电管 产生不同的电阻值，引发不同信号。
②接触传感器Contact sensor （触动开关）：如图1所示，当红色按钮按下，接触点1、3接通，同时接触点1、2断开，所以有两种使用方法：常开：使用接触点1、3，按下按钮＝导通；松开按钮＝断开；常闭：使用接触点1、2，按下按钮＝断开；松开按钮＝导通。
慧鱼模型在机械创新设计课程教学中的应用
慧鱼模型在机械创新设计课程教学中的应用连迅【摘要】在传统教学模式下,学生往往满足于死记硬背的学习方式,为提高学生的创新设计能力,尝试将慧鱼模型引入机械创新设计课程的日常教学中.通过教学实践,发现可以有效地激发学生的学习兴趣,锻炼创新思维能力,提高实际动手能力,达到了满意的教学效果.【期刊名称】《科技视界》【年(卷),期】2018(000)025【总页数】2页(P193,195)【关键词】慧鱼模型;机械创新设计;创新能力;工程设计实践【作者】连迅【作者单位】文华学院机械与电气工程学部,湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】TH1220 引言为适应高等教育的快速发展，培养学生自主创新设计的能力，我院专门开设了“机械创新设计方法与实践”，它是一门建立在机械原理与机械设计基础上，与实际工程应用联系密切，融合了创新思维与工程思维的综合性实践类课程。
1 传统教学模式存在的问题在传统教学模式下，学生仍然有重理论轻实践的倾向，往往满足于死记硬背书上的知识点，以通过试卷考试并取得高分为目的，而不是以提高独立设计能力为目的，有悖于本课程的初衷，存在的问题如下：1.1 常规教具难以符合教学要求目前采用的教具是真实产品的缩放模型，型号老旧，体积大，存放和教学演示都不方便，而且价格并不便宜。
而配套的教学手法基本上是各种flash动画，虽然形象生动，但多以功能演示为主，仅限于理论验证，无法手动操作。
学生只能理解其工作原理，并不能手动操作，教学效果不佳。
1.2 学生缺乏学习主动性在传统教学方式下，学生只能在老师的演示下，被动的学习相关知识点，普通实验设备比如实验操作台，其机械结构都已组装好，电路都已连接完成，学生并不清楚其具体结构原理，只能按照试验说明书上的步骤按部就班的操作，然后得到实验数据，得到实验成绩。
过程虽然顺利，但学生对机械结构并不了解，对电路部分也不清楚，更不用说训练创新思维了。
因此，学生也缺乏研究的兴趣，学习失去主动性。
利用慧鱼教具及创意组合模型设计自动立式钻铣床
利⽤慧鱼教具及创意组合模型设计⾃动⽴式钻铣床利⽤慧鱼教具及创意组合模型设计⾃动⽴式钻铣床⽥⼩军，任宏涛（洛阳⼯业⾼等专科学校机械⼯程系，河南洛阳471003）摘要：本⽂介绍了慧鱼创意组合模型模拟机床设计及控制的思想，并且通过制作⾃动⽴式钻铣床的具体实例阐明了设计过程。
经实践，该机床模型功能完善，动作可靠，可以满⾜教学及科研需要。
关键词：慧鱼；PLC；⾃动⽴式钻铣床Design Automatic Vertical Drilling-milling machine by Fishertechnik Teaching ModelsTian Xiao-jun, Ren Hong-tao(Dept of Mechanical, Luoyang College of Technology, Luoyang 471003, China)Abstract: Fischertechnik is very popular on schools and universities for simulating and teaching technical coherences. Through constructing automatic vertical drilling-milling machine by fishertechnik teaching models, this paper introduced the idea that how to simulate designing and controlling the machine.Key words: fishertechnik; plc; vertical drilling-milling machine1.引⾔“慧鱼教具及创意组合模型”,⼜称为“⼯程积⽊”,“智慧魔⽅”,简称“慧鱼”。
它集教具和仿真模型于⼀⾝,是科技知识启蒙、创造性思维训练及创造⼒开发的最佳载体。
“慧鱼”创意实验指导书
“慧鱼”创意实验指导书一、实验目的“慧鱼”创意模块是一种由标准模块构成，可随意组装，并可用程序控制的机电一体化教学实验装置。
它可组装成多种类型、多种型号和功能的机器模型：如工业机器人、移动机器人、气动机器人、带传感器的机器模型以及计算机中的常用机构模型等等。
通过本实验，可以达到以下几个方面的目的：1．认识了解机器的一般构成原理；2．了解所组装的机器模型的工作原理，以及在工业中的实际用途；3．加深对机械传动、计算机控制和机电一体化装置的感性认识；4．锻炼动手和协作能力，培养逻辑思维和开拓创新的意识。
二、机器模型设计在指导教师的协助下，同学们自行设计一种机器的模型，要求了解所设计机器的工作原理，绘制详细的结构图并讨论方案的可行性。
在征得指导教师同意后，即可开始组装机器。
三、组装实验步骤1．准备工作领取所设计机器的实验模型零部件和装配手册，按照手册清点零件种类及数量，认真阅读装配说明书。
2．机械装配按照装配说明书上所示的步骤进行组装，注意每安装一个零部件都需要进行验证，以确保安装的正确性，直到机械全部安装结束。
3．控制电路安装首先，按照说明书中的要求，将电线按规定长度剪开，接上插头（注意线和插头的颜色应一一对应），然后按照各模块类型的布线图接好电路。
4．控制接口板安装将控制接口部件按照要求连接在计算机上，然后将控制接口部件接通电源（9V变压器或电池盒电源），并用数据线将其与计算机的串行口相连（建议用COM1）。
启动LLWin应用软件（注意，工业机器人和移动机器人使用LLWin3.0版本，计算机中的常用机构模型使用LLWin2.1版本，气动机器人使用专用的气动机器人程序），在LLWin界面的工具栏中选择Check Interface项，逐一测试各项输入（开关、传感器等）和输出（马达、灯、电磁铁等），确保其正常工作。
5．编制控制程序控制程序可直接使用LLWin软件中提供的程序示例，也可自行编制（参考“编程指南”）。
基于“慧鱼”模型的机械传动机构教具百宝箱设计与制作
基于“慧鱼”模型的机械传动机构教具百宝箱设计与制作徐瑞霞【摘要】为了更好地学习典型机械传动机构、培养学生实践动手能力,利用慧鱼创意组合模型,设计组装了机械传动机构教具百宝箱.详细阐述了机械结构和工作原理、控制流程及设计创新点,并通过实验和机械创新大赛验证了本设计的实用性.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2016(045)002【总页数】3页(P52-54)【关键词】慧鱼模型;传动机构;教具;旋转【作者】徐瑞霞【作者单位】山东职业学院机电装备系,山东济南 250014【正文语种】中文【中图分类】TH13现阶段，高等职业教育更加强化了学生实践动手能力和创新精神的培养，对于机械机电类专业的学生来说，对教具的要求是既能学习专业基础知识，还能提高学生专业能力素养、实践动手能力及创新能力。
在学生学习《机械设计》、《机械原理》课程过程中，老师在讲解各种传动机构时，往往拿最简单的教具或者是直接讲解理论，认识非常不直观。
而一些教学仪器公司设计的综合实训装置价格教贵、功能非常综合、占用空间也很大，不方便每个学生单独进行操作训练。
很多教具都不适应现代高职教育中“项目导向、学做一体”的教学模式。
德国慧鱼创意组合模型为“项目导向，学做一体”的教学模式提供了最佳教学载体，既能让学生在动手做的过程中学习到知识，还能根据他们的创意进行创新设计，结合第六届全国大学生机械创新设计大赛“幻梦课堂”主题，针对现在教具中存在的一些问题，参考数控机床刀库及自动换刀装置和旋转式立体车库的工作原理，设计了“机械传动机构教具百宝箱”，本作品获得第六届大学生机械创新大赛慧鱼组一等奖[1-2]。
本百宝箱包括各典型传动机构、旋转机构库、提升演示装置和控制系统四部分。
典型传动机构共十种，包括链传动、带传动、四杆机构、齿轮传动等各种传动机构；旋转机构库主要作用是放置各传动机构并将被选用传动机构输送至提升演示装置位置；提升演示装置的作用是将被选用的典型传动机构提升到演示位置。
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输入
输出
自动控制
X00 电机M1
Y00
停止
X01 电机M2反转
Y01
手动控制
X02 电机M2正转
Y02
工作台点动 X03 电机M3
Y03
刀具上移点动 X04 自动工作指示灯
Y04
刀具下移点动 X05 手动工作指示灯
Y05
刀具转动
X06 工作台转动指示灯 Y06
刀具停止
X07 刀具上移指示灯
Y07
行程开关E1 X10 刀具下移指示灯
利用慧鱼配套的各种零件、如齿轮、圆盘、立 柱、蜗轮、蜗杆、微型电机、行程开关以及各种接 插件，紧固件等按设计要求可组装成立式钻床的模 型。这些零件大都是由工程塑料制成，有相当的强 度与硬度，而且加工尺寸标准、精度很高，因而组 装起来配合精密、模型牢固稳定。
2 方案设计
2.1 机械结构设计
钻床是用于加工内孔的机床，主要加工外形复 杂、没有对称回转轴线的工件。立式钻铣床是应用 较广泛的机床，既可以进行孔的钻、扩、铰加工， 又可以进行简单的铣削加工；其特点为主轴轴线垂 直布置，工件放在工作台上，工作台和进给箱都可 沿立柱调整其上下位置，以适应不同的高度，工作
D第ec. 12100卷1
晰观察。 3) 因实际生产中的立式钻床在加工是由人工操
作，在模型中无法表示，因此我们采用定时器T0 来表示加工时间，定时时间到，表示加工完成，可 进行下一动作。定时器的定时时间可自由调整。
4 系统调试
当程序设计完成以后就可以联机调试了，利用 三菱PLC自带的Fxgpwin软件，能够在计算机上编 辑，修改程序。通过RS232C串行通信接口，可直 接将修改完毕的程序输入到PLC的EPROM里，然 后再将PLC的输入输出端子接到相应的电气元件设 备（按钮，行程开关，电机）上，就可以进行调试 了。Fxgpwin软件也具有在线监控功能，可在程序 运行期间直接在计算机屏幕上监控各个I/O元素的 状态。
庆:重庆大学出版社. 收稿日期：2001-08-18
Design Automatic Vertical Drilling-milling Machine by Fishertechnik Teaching Models TIAN Xiao-jun, REN Hong-tao
(Dept. of Mechanical, Luoyang College of Technology, Luoyang 471003, China) Abstract : Fischertechnik is very popular on schools and universities for simulating and teaching technical coherences. Through constructing automatic vertical drilling-milling machine by fishertechnik teaching models, this paper introduced the idea that how to simulate designing and controlling the machine. Key words: Fishertechnik; PLC; Vertical Drilling-milling Machine
factous between the strength listed before, the correlative foumulas aue given out. The appropriate methods to test
表1 行程开关和电机的作用 作用 进给运动的上限位行程开关 进给运动的下限位行程开关，调节 E2 控制多工位钻孔 工作台电机 主轴进给电机 主轴旋转电机
考虑到在实际生产中往往有多种控制模式，设 计了手动控制和自动控制两种方法，并且注意了这 两种方法的相互联锁。所以手动控制和自动控制不 会同时启动，只有停止了机床后才可以进行相互转 换。当设置为手动控制后，各个电机可以自由控 制，增加了设计的灵活性。
3.2 PLC硬件电路设计
根据系统的控制要求，确定I/O 口分配如表2： 目前，在机床的电气控制中，可编程控制器的 应用越来越广泛，因此，本例采用了目前应用较多 的三菱FXON系列PLC来控制该自动钻床。 FXON系列PLC是由日本三菱公司生产的一种超 小型PLC，主要用于较简单的开关量控制，配以模 拟单元也可进行模拟量控制。根据电气控制设计设 计方案，可选用FXON-40MR型的PLC。它的性能指 标为：24点输入。编号范围为X400～X413和X500 ～Y513；16点输出。 编号范围为Y430～Y437和 Y530～Y537；有24点定时范围为0.1～999秒的定 时器和8点定时范围为0.01～99.9秒的定时器；有32
第11卷 第4期 2001年12月
洛阳工业高等专科学校学报 Journal of Luoyang Technology College
Vol.11 No.4 Dec. 2001
利用慧鱼教具及创意组合模型设计自动立式钻铣床
田小军，任宏涛
（洛阳工业高等专科学校 机械工程系，河南 洛阳 471003 ）
摘 要：介绍了慧鱼创意组合模型模拟机床设计及控制的思想，并且通过制作自动立式钻铣床的具
(上接第11页)
The Strength acceptance Limit of the Structural Concrete LI Jin-feng1, LIU Li-xin2
(1.The Sturctural Engineering Quality Detecting Station of Louyang City, Luoyang 471000,China;
2.College of Civil & Building Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450002,China)
Abstract: The strength of concrete under the standaud curing and, the same curing condition ot the structures of two
动只需电机带动即可，因此在设计传动系统时主要
考虑前两者的运动。其中工作台的运动是这样考虑
的：动力来源是由电机M1提供的，电机又通过两
级齿轮减速机构来带动蜗杆传动，蜗杆又带动蜗轮
传动，工作台是直接连
在蜗轮上的。因此，齿
轮和蜗轮蜗杆构成了圆
工作台的传动系统，其
结构如图1所示。自动进
给机构采用的是齿轮齿
条传动，它的动力来源
5 结束语
由于“慧鱼”具有很高的技术含量和无限丰富
的创造力，不仅国外的很多的大型工业企业利用 “慧鱼”来模拟大型机械设备的仿真，而且欧美的 许多国家还普遍用作教具，来辅助理论教学。慧鱼 模型组合体系提供的创意可能性取之不尽，用之不 竭。在学校教学过程中遇到的很多复杂的技术性问 题都可以借助慧鱼模型进行展示，让学生获得感性 认识。
个均有掉电保护功能的计数器。该型号PLC功能较
强，平均每步执行速度约为1µs，其输入输出相应 时间不超过10ms。另外，在PLC的内部还提供有24
伏直流电源，因此，在驱动功率不大的情况下，无
须外接直流电源。而且，由于PLC的输出为继电器输
出，因此，无须放大电路即可带动驱动电机工作。
表2 I/O 口分配表
台可以横向进给、纵向进给、回转工作台可以回 转。因此须将钻床主轴设计成可以自动上下移动 的，以实现机床的自动进给。另外，要控制工作台 能够实现工作台的横向、纵向和回转工作台的回转 运动。
2.2 机械传动系统设计
钻铣床的运动主要有工作台的横向进给、纵向
进给、回转工作台的回转运动，主轴沿立柱的进给
运动以及主轴自身的旋转运动。因为主轴的旋转运
3.1 电气控制设计
自动钻床运动主要有两大部分组成：圆工作台
第4期
田小军等 利用慧鱼教具及创意组合模型设计自动立式钻铣床
19
的圆周运动和进给箱沿
立柱的进给运动。电机
M1以及圆工作台上的挡
块和行程开关组成了工
作台的硬件控制部分，当
工作台转到待加工位置
时，相应的行程开关动
作，工作台停下，加工完 毕后再转到下一个加工位
作用，此时只能点动下移。同样当点动下移时，如
压下行程开关E2时，则点动下移失去作用，此时只
能点动上移。当手动控制时行程开关E3自动失去作
用，工作台可以转动任意角度。
根据自动立式钻床电气系统控制程序流程，可
编写出相应的梯形图程序。为了保证系统运行的可
靠性以及满足加工要求，程序须达到如下要求：
1) 利用两个软继电器M1和M3分别表示自动控
图2 自动立式钻床进给 机构传动系统简图
置。这样就能实现多工位加工，再结合PLC的软件控
制就可以实现工作台的自动控制了。进给机构的硬件
控制部分也是由挡块和行程开关组成的，在立柱的上
下限位置分别放置两个行程开关，进给箱就可以在电
机M2的带动下沿立柱上下移动了。各行程开关和电机
的作用由表1给出。
元件 E1 E2 E3 M1 M2 M3
由电机M2提供。电机M2 通过一个五级减速机构 后带动齿条运动。五级
图1 自动立式钻床圆 工作台传动系统图
减速机构中也有一级是蜗轮蜗杆传动。这主要是考
虑到主轴在沿立柱上下运动时需要可靠自锁，而蜗
轮蜗杆传动很重要的一个特点就是在满足一定的条件
下能够实现很好的自锁性，其结构如图2 所示。
3.电气控制系统设计
concrete companies is determined in this experiment. As the most direct putative strength, the strength of the