基于单片机的机械手运动控制设计毕业论文Word格式文档下载.docx
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名：
职
称：
题目类型：
¨
理论研究
实验研究
þ
工程设计
工程技术研究
软件开发
2013年5月20日
摘
要
机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。
工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。
它的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。
机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。
随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。
由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。
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，机械手在工业应用中越来越重要。
本设计以AT89C51单片机为核心，采用L298电机控制芯片达到控制直流电机的启停、速度和方向，完成了机械手基本要求和发挥部分的要求。
在机械手设计中，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。
关键词：
机械手；
AT89C51单片机；
L298电机控制芯片；
电机控制。
Abstract
A
robotisdevelopedinrecentdecadesahigh-techautomatedproductionequipment.Industrialrobotsisanimportantbranchofindustrialrobots.Itfeaturescanbeprogrammedtoperformavarietyofjobsexpectedinthestructureandperformanceoftherespectivemeritsofbothpeopleandmachines,particularlyevidentinhumanintelligenceandadaptability.Theaccuracyofmanipulatorsandtheenvironment'
sabilitytocompletethejobinthefieldofthenationaleconomyhasabroadspacefordevelopment.
Starting
therobotstructureisrelativelysimple,highlyspecific.Withthedevelopmentofindustrialtechnology,madebyprogramcontrolcanbeachievedindependentofrepeatedoperations,andbroadscopeofthe"
ProgramControlUniversalManipulator"
referreduniversalmanipulator.Becausegenericrobotcanquicklychangetheworkingprocedures,adaptability,soitisconstantlychangingvarietyofsmallbatchproductiontoobtainawiderangeofreferences.
Robotic
technologiesrelatedtoelectronics,mechanics,automaticcontroltechnology,sensortechnologyandcomputertechnologyandotherscientificfields,isamultidisciplinaryintegratedtechnology.Withtheneedsofthedevelopmentofindustrialautomation,robotsandmoreimportantinindustrialapplications.
The
designAT89C51microcontrollerasthecore,usingL298motorcontrolchiptocontroltheDCmotorstartandstop,speedanddirection,completingthebasicrequirementsandManipulatorplayapartrequirements.IntheManipulatordesign,usingaPWMmotorcontroltechnology,throughthecalculationofthedutycycletoachieveaccuratespeedcontrolpurposes.
Keywords:
Manipulator;
AT89C51microcontroller;
L298motorcontrolchip;
MotorControl.
目
录
引言
1
绪论
1.1机械手概述
1.1.1机械手的当代应用
1.1.2机械手工作方式
1.1.3机械手的分类
1.2机械手的一般组成
2
任务要求与总体设计方案
2.1设计任务与要求
2.2总体设计方案
2.3基本设计思路
2.2.1
CPU
2.2.2传动机构
2.2.3机械手组成
2.2.4抓取机构
2.2.5机械手的驱动方式
2.3
设计方案的总结
2.3.1CPU的选择
2.3.2机械手坐标形式的选择
2.3.3传动机构的选择
2.3.4驱动方式的选择
2.3.5电机类型的选择
3
机械手结构设计
3.1机械手尺寸的确定
3.2传动部分设计
3.3
机械手结构部分总结
4
硬件电路部分设计
4.1单片机的选择
4.1.1单片机的简介
4.1.289C51简介
4.1.389C51系列单片机基本配置
4.1.489C51单片机引脚及其功能
4.1.5单片机的I/O口结构
4.1.6
A/D转换
4.2
驱动芯片的选择
4.2.1驱动芯片概念
4.2.2L298的简介
4.2.3L298芯片引脚及其功能
4.2.4L298芯片原理
4.3
直流电机
4.3.1直流机简介
4.4主控电路的设计
4.4.1晶振电路设计
4.4.2复位电路的设计
4.4.3时钟电路设计
4.4.4复位电路设计
4.4.5矩阵按键模块
4.4.6串口通信模块
4.4.7开关量采集电路
5
软件设计
5.1软件流程图
5.2主从机信息交换流程图
5.3软件抗于扰
5.3.1输入输出的软件抗干扰
5.3.2程序执行过程中的软件抗于扰
5.3.3系统的恢复
6
总结
谢
辞
参考文献
附
附录一程序清单
附录二原理图
附录三PCB图
基于单片机控制的机械手，就其本质上来说，属于工业机器人的范畴，机器人工程师近二十多年来迅速发展起来的综合学科。
它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新研究成果，师当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高科技发展的重要方面。
工业机器人的研究、制造和应用水平，师一个国家科技水平和经济实力的象征，正受到许多国家的广泛重视。
本毕业设计是基于单片机控制的机械手的设计，机械手各活动部件采用直流电机驱动，单片机发送的控制信号经过功率放大，转换后，控制直流电机转动与停止，各个电机的协调转动，完成机械手的升降，左右旋转，伸缩等功能。
工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，提高劳动生产率和自动化水平。
工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁，单调的操作，如果没有机械手那么工人的劳动强度是很高的，有时候还要用行车员工件，生产速度大大延缓，这种情况采用机械手是很有效的。
此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、反射性和其他有毒、有污染环境条件上进行操作。
更显其优越性，有着广阔的发展前途。
机械手是一种模仿人体上肢运动的机器，它能按照预定要求输送工种或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。
因而具有强大的生命力，受到人们的广泛重视和欢迎。
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。
工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。
它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。
机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：
（一）以提高生产过程中的自动化程度
应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。
（二）以改善劳动条件，避免人身事故
在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。
在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。
可以减轻人力，并便于有节奏的生产。
综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。
随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来，机器人所涵盖的内容越来越丰富，机器人的定义也不断充实和创新。
美国机器人协会（RIA-RobotInstituteofAmerican）:
“一种用于搬运材料、部件、工具或其它特种装置的可重复编程的多功能的操作机。
”
日本工业机器人协会（JIRA-JapaneseIndustrialRobotAssociation）:
“一种带有存储器件和末端执行器的通用机械，它能够通过自动化的动作替代人类劳动。
1987年国际标准化组织对工业机器人进行了统一的定义
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