基于单片机的机械手运动控制系统设计 - 图文

毕业论文（设计）材料

题 目： 基于单片机的机械手运动控制系统

设计

学生姓名： 刘韬 学生学号： 0808020119 系 别： 电气信息工程系 专 业： 自动化 届 别： 2012届 指导教师： 苗磊

填 写 说 明

1、本材料包括淮南师范学院本科毕业论文（设计）任务书、开题报告以及毕业论文（设计）评审表三部分内容。

2、本材料填写顺序依次为：

（1）指导教师下达毕业论文（设计）任务书；

（2）学生根据毕业论文（设计）任务书的要求，在文献查阅的基

础上撰写开题报告，送交指导教师审阅并签字认可；

（3）毕业论文（设计）工作后期，学生填写毕业论文（设计）主要内容，连同毕业论文（设计）全文一并送交指导教师审阅，指导教师根据学生实际完成的论文（设计）质量进行评价；

（4）指导教师将此表连同学生毕业论文（设计）全文一并送交评阅教师评阅。

3、指导教师、评阅教师对学生毕业论文（设计）的成绩评定

均采用百分制。

4、毕业论文（设计）答辩记录不包括在此表中。

一、毕业论文（设计）任务书

要求完成的主要任务及达到的目标 本课题要求设计一个基于单片机的机械手运动控制系统，其要完成的主要任务为： 1. 了解目前机械手的发展现状； 2. 选用步进电机，设计基于单片机的机械手控制系统，能够实现二维搬运物体的功能。 3. 设计控制硬件电路图，编写控制程序。 要达到的目标： 了解步进电机的控制原理，掌握基于单片机对步进电机的控制电路，掌握机械手的位置检测方式。 工作进度要求 (1) 2011/12/1-2011/12/30 查阅相关资料，完成任务书以及开题报告的撰写； (2) 2012/1/1-2012/4/30 查阅、收集资料，开展理论和实验研究，撰写毕业论文； (3) 2012/5/1-2012/5/30 修改、完善毕业论文，并将定稿后的论文按照统一格式打印。 指导教师签名： 2011年12月28日 二、毕业论文（设计）开题报告

课题研究目的 机械手技术涉及到电子、机械学、自动控制技术、传感器技术和计算机技术 等科学领域，是一门跨学科综合技术。随着工业自动化发展的需要，机械手在工 业使用中越来越重要。文章主要叙述了机械手的设计过程 ，文章中介绍了机械手 的设计理论和方法。 本设计以AT89C51 单片机为核心，采用LMD18200 电机控制芯片达到控制直流 电机的启停、速度和方向，完成了筛选机械手基本要求和发挥部分的要求。在筛 选机械手设计中，采用了PWM 技术对电机进行控制，通过对占空比的计算达到精 确调速的目的 课题研究计划 2012.01.01～2012.01.31、收集资料；在指导老师的指导下完成开题报告。复习单片机课程及其编程知识，并查阅收集机械手的相关资料。 2012.02.1～2011.02.15、总体方案设计，选择器件，绘制出电气连接图。 2012.02.16～2012.03.31、编写调试程序，征求指导老师意见，对方案存在的不足，进行修改。 2011.03.01～2011.04.30、撰写毕业论文，交给指导老师做进一步修改。 2011.05.01～2011.05.14、准备毕业答辩。 本课题研究现状（需附适量参考文献） 研究现状： 机械化、自动化已成在现代工业中突出的主题。化工等连续性生产过程的自 动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的，机器人 的出现并得到使用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。 机械手，多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具 的装置（国内称作工业机械手或通用机械手）。 机械手是一种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。机械 手具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。目前 我国常把具有上述特点的机械手称为专用机械手，而把工业机械手称为通用机械 。 简而言之，机械手就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作 位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。 机械手一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机械手，也即本文所 研究的对象。它是一种独立的、不附属于某一主机的装置，可以根据任务的需要 编制程序，以完成各项规定操作。它是除具备普通机械的物理性能之外，还具备 通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机 （Manipulator）。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是专业机械 手，主要附属于自动机床或自动生产线上，用以解决机床上下料和工件传送。这 种机械手在国外通常被称之为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机 驱动。除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。 机械手按照结构形式的不同又可分为多种类型，其中关节型机械手以其结构 紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座周围的一些障碍物 等这样一些特点，成为机械手中使用最多的一种结构形式。 要机械手像人一样拿取东西，最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、 臂、关节等部分组成的抓取和移动机构——执行机构；像肌肉那样使手臂驱动－传动系统；像大脑那样指挥手动作的控制系统。这些系统的性能就决定了运动的 机械手的性能。一般而言，机械手通常就是由执行机构、驱动－传动系统和控制。 对于现代智能机械手而言，还具有智能系统，主要是感觉装置、视觉装置和 语言识别装置等。目前研究主要集中在赋予机械手“眼睛”，使它能识别物体和躲 避障碍物，以及机械手的触觉装置。机器人的这些组成部分并不是各自独立的， 或者说并不是简单的叠加在一起，从而构成一个机械手的。要实现机械手所期望 实现的功能，机械手的各部分之间必然还存在着相互关联、相互影响和相互制约。