畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)-基于單片機(jī)的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、渤海船舶職業(yè)學(xué)院(畢業(yè)論文)專用紙渤海船舶職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目:基于單片機(jī)的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系:機(jī)電工程系專業(yè):機(jī)電一體化姓名:指導(dǎo)教師:班級(jí):評(píng)閱教師:學(xué)號(hào):04完成日期:2014.6.63渤海船舶職業(yè)學(xué)院(畢業(yè)論文)專用紙畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)中文摘要摘要:機(jī)械手技術(shù)涉及到電子、機(jī)械學(xué)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域,是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。隨著工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的需要,機(jī)械手在工業(yè)應(yīng)用中越來越重要。文章主要敘述了機(jī)械手的設(shè)計(jì)過程,本文中介紹了機(jī)械手的設(shè)計(jì)理論與方法。本設(shè)

2、計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心,采用LMD18200電機(jī)控制芯片達(dá)到控制直流電機(jī)的啟停、速度和方向,完成了篩選機(jī)械手基本要求和發(fā)揮部分的要求。在篩選機(jī)械手設(shè)計(jì)中,采用了PWM技術(shù)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制,通過對(duì)占空比的計(jì)算達(dá)到精確調(diào)速的目的。關(guān)鍵詞:機(jī)械手;AT89C51;LMD18200;PWM技術(shù);電機(jī)控制3渤海船舶職業(yè)學(xué)院(畢業(yè)論文)專用紙目錄第一章前言11.1機(jī)械手概述1第二章總體方案設(shè)計(jì)32.1設(shè)計(jì)要求32.2基本設(shè)計(jì)思路3第三章硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)53.1機(jī)械手尺寸的確定53.2傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)5第四章軟

3、件電路部分設(shè)計(jì)94.1單片機(jī)的選擇94.2接口電路104.3電路圖124.4程序流程144.5程序編寫.......................................................................................................14結(jié)論20參考文獻(xiàn)213渤海船舶職業(yè)學(xué)院(畢業(yè)論文)專用紙第一章前言1.1機(jī)械手概述機(jī)械化、自動(dòng)化已成在現(xiàn)代工業(yè)中突出的主題?;さ冗B續(xù)性生產(chǎn)過程的自動(dòng)化已基本得到解決。但在機(jī)械工業(yè)中,加工

4、、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的,機(jī)器人的出現(xiàn)并得到應(yīng)用,為這些作業(yè)的機(jī)械化奠定了良好的基礎(chǔ)。機(jī)械手,多數(shù)是指程序可變(編)的獨(dú)立的自動(dòng)抓取、搬運(yùn)工件、操作工具的裝置(國(guó)內(nèi)稱作工業(yè)機(jī)械手或通用機(jī)械手)。機(jī)械手是一種具有人體上肢的部分功能,工作程序固定的自動(dòng)化裝置。機(jī)械手具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、維修容易的優(yōu)勢(shì),但功能較少,適應(yīng)性較差。目前我國(guó)常把具有上述特點(diǎn)的機(jī)械手稱為專用機(jī)械手,而把工業(yè)機(jī)械手稱為通用機(jī)械手。簡(jiǎn)而言之,機(jī)械手就是用機(jī)器代替人手,把工件由某個(gè)地方移向指定的工作位置,或按照工作要求以操縱工件進(jìn)

5、行加工。一般而言,機(jī)械手通常就是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)這三部分組成,如圖1-1所示。圖1-1機(jī)械手的一般組成對(duì)于現(xiàn)代智能機(jī)械手而言,還具有智能系統(tǒng),主要是感覺裝置、視覺裝置和語(yǔ)言識(shí)別裝置等。目前研究主要集中在賦予機(jī)械手“眼睛”-21-渤海船舶職業(yè)學(xué)院(畢業(yè)論文)專用紙,使它能識(shí)別物體和躲避障礙物,以及機(jī)械手的觸覺裝置。機(jī)器人的這些組成部分并不是各自獨(dú)立的,或者說并不是簡(jiǎn)單的疊加在一起,從而構(gòu)成一個(gè)機(jī)械手的。要實(shí)現(xiàn)機(jī)械手所期望實(shí)現(xiàn)的功能,機(jī)械手的各部分之間必然還存在著相互關(guān)聯(lián)、相互影

6、響和相互制約。它們之間的相互關(guān)系如圖1-2所示。圖1-2機(jī)械手控制系統(tǒng)圖機(jī)械手的機(jī)械系統(tǒng)主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)系統(tǒng)組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是機(jī)械手賴以完成工作任務(wù)的實(shí)體,通常由連桿和關(guān)節(jié)組成,由驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力,按控制系統(tǒng)的要求完成工作任務(wù)。驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供機(jī)械手各關(guān)節(jié)所需要的動(dòng)力,傳動(dòng)系統(tǒng)則將驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換為滿足機(jī)械手各關(guān)節(jié)力矩和運(yùn)動(dòng)所要求的驅(qū)動(dòng)力或力矩。有的文獻(xiàn)則把機(jī)械手分為機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大部分。其中的機(jī)械系統(tǒng)又叫操作機(jī)(Manipulato

7、r),相當(dāng)于本文中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分。-21-渤海船舶職業(yè)學(xué)院(畢業(yè)論文)專用紙第二章總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)線上有紅黑兩種直徑為2cm厚1cm的圓鐵片,設(shè)計(jì)一種機(jī)械手,該手能自動(dòng)篩選出紅色鐵片,并把紅色鐵片放到指定位置。機(jī)械手有上行/下行、左行/右行、放松/夾緊幾個(gè)運(yùn)行方式。并要求機(jī)械手有判別鐵片顏色的功能,且能準(zhǔn)確把握鐵片位置、重量、形狀等因素。該手運(yùn)行路徑合理,接近指定位置時(shí)能夠減速運(yùn)行。整個(gè)過程無(wú)人工操作,系統(tǒng)通過傳感裝置檢測(cè)工件,工作結(jié)束后能自動(dòng)停止。2.2基本設(shè)計(jì)思路總體設(shè)計(jì)框圖如

8、下:圖2-1總體設(shè)計(jì)框圖1.CPUCPU部分有兩種選擇:單片機(jī)控制和PLC控制。2.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)種類繁多,常見的有齒輪傳動(dòng)、齒條傳動(dòng)、絲桿傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)。-21-渤海船舶職業(yè)學(xué)院(畢業(yè)論文)專用紙由于一般的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸出的力矩較小,需要通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來增加力矩,提高帶負(fù)載能力。對(duì)機(jī)械手的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一般要求有:(1)結(jié)構(gòu)緊湊,即具有相同的傳動(dòng)功率和傳動(dòng)比時(shí)體積最小,重量最輕;(2)傳動(dòng)剛度大,即由驅(qū)動(dòng)器的輸出軸到連桿關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸在相同的扭矩時(shí)角度變形要小,這樣可以提高整機(jī)的固有頻率,并大大減輕整

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