慧鱼四自由度机械手说明书

课程设计说明书

设计名称：综合课程设计

题目：机械模型的远程控制

——四自由度机械手

学生：

专业：机械设计制造及其自动化

班级：

学号：

指导教师：

日期：2013年12月25 日

目录

一．课程设计的主要容和任务分析 (1)

二．机构模型的的原理图及工作原理 (1)

2.1 总体工作流程 (2)

2.2 前后运动部分 (2)

2.3 左右转动部分 (3)

2.4 上下运动部分 (5)

2.5 机械手转动部分 (5)

2.6 机械手开闭合部分 (5)

三．远程控制系统的工作原理 (5)

四．慧鱼接口板的处理器操作模式的选择以及计算机与接口板的通讯 (6)

4.1 慧鱼接口板概述 (6)

4.2 微处理器的两种处理模式 (6)

4.3 计算机与接口板通讯 (7)

五．客户端程序中主要功能模块的设计过程 (8)

六．结论及心得体会 (13)

七．参考文献 (13)

一．主要容和任务分析

利用德国慧鱼公司的“智能创意教具”模型设计、装配出较有创意的机构或机械设备模型，模型完成之后应用VB开始编程以及对程序的调试最终能完成对模型的远程控制。

认真复习机械原理、机械设计、自动生产线、VB的基本知识以及学习新的知识（主要为mscomm、winsock、timer三种控件的使用）等。在实验室熟悉慧鱼模型的元件及其撘建方法，参考现有的模型基础，然后设计出有创意的机械模型。

二、机构模型的的原理图及工作原理

2.1 总体工作流程

作品拟实现的主要功能有以下五个运动：①前后运动；②左右转动；

③上下运动；④手爪顺逆时针转动；⑤手爪的开闭合。全景图如下：

2.2 前后运动部分

如图1所示，其工作过程为：向前运动时，电动机1正转，通过减速箱2减速，再通过齿轮链条3的传动将动力传到蜗杆4。此时限位开关5常开开关打开，蜗杆4旋转将底盘7向前运动，底盘到达最前端，此时，限位开关6常开关开闭合，向前运动完成，电动机1停止。向后远动时，电动机1反转，回程至限位开关4闭合时，电动机1停止。

图1：前后运动部分侧视图

1、电动机；

2、减速箱；

3、链条；

4、蜗杆；

5、

6、限位开关；

7、底盘。

2.3 左右转动部分

如图2所示，电动机1的正反转分别对应左右转动。左右转动时，电动机1转动，通过减速箱2减速，再通过蜗轮3的传动将动力传到齿轮4，通过齿轮带动机械手，可根据不同的角度需要，把机械手转到不同的位置。

图2：左右转动部分

1、电动机；

2、减速箱；

3、蜗轮；

4、齿轮

图3：上下运动部分正视图

1、电动机；

2、减速箱；

3、蜗杆；

4、导杆；

5、

6、限位开关

图4：机械手转动部分正视图

1、电动机；

2、减速箱；

3、蜗轮；

4、齿轮

2.4 上下运动部分

如图3所示，向上运动时，电动机1正转，通过减速箱2减速，把动力传动蜗杆3上，此时限位开关5，常开开关打开，蜗杆3转动使手爪沿着导杆4向上运动，手爪到达最上端，限位开关6闭合，电动机1停止。向下运动时，电动机1反转，手爪向下运动到最下端，限位开关5闭合，电动机1停止。

2.5 机械手转动部分

如图4所示，手爪顺时针转动时，电动机1正转，经过减速箱2减速，通过蜗轮3把动力传到齿轮4上，齿轮带动手爪转动。手爪逆时针转动时，电动机1反转。

2.6 机械手开闭合部分

如图5所示，手爪开时，电动机1正转，经过减速箱2减速，把动力传到连杆3上，连杆带动蜗杆4转动，此时限位开关5常开开关打开，蜗

杆转动使手爪打开，手爪打开使触板触碰限位开关5，限位开关闭合，电动机1停止。手爪闭合时，电动机1反转，手爪抓住工件时，电动机1停止。

图5：机械手闭部分俯视图

1、电动机；

2、减速箱；

3、连杆；

4、蜗杆；

5、限位开关三．远程控制系统的工作原理

远程控制是在网络上由一台电脑（主控端Remote/客户端）远距离去控制另一台电脑（被控端Host/服务器端）的技术。

远程控制必须通过网络才能进行。位于本地的计算机是操纵指令的发出端，称为主控端或客户端，非本地的被控计算机叫做被控端或服务器端。“远程”不等同于远距离，主控端和被控端可以是位于同一局域网的同一房间中，也可以是连入Internet的处在任何位置的两台或多台计算机。

远程控制软件一般分两个部分：一部分是客户端程序，另一部分是服务器端程序，在使用前需要将客户端程序安装到主控端电脑上，将服务器端程序安装到被控端电脑上。它的控制的过程是先在主控端电脑上执行客户端程序，像一个普通的客户一样向被控端电脑中的服务器端程序发出信号，建立一个特殊的远程服

务，然后通过这个远程服务，使用远程控制功能发送远程控制命令，控制被控端电脑中的各种应用程序运行。基于VB的远程控制系统通过VB的winsock控件进行数据交换来实现。winsock是Mcrosoft windows提供的网络编程接口。它有两种数据交换协议：TCP协议和UDP协议，本次课程设计运用TCP协议。四．慧鱼接口板处理器操作模式的选择以及计算机与接口板的通讯

4.1 慧鱼接口板概述

为了用计算机控制慧鱼教学模型，首先应当有合适的控制软件以及连接计算机与模型的接口。接口完成软件命令的转换，列入可以启动电机、处理来自传感器的信号等。

接口板上有连向电机、灯、或电磁铁的四个数字量的输入口，还有八个数量和两个模拟量的输入口用来连接开关，光敏、磁敏、热敏电阻等传感器。

慧鱼智能接口板上自带微处理器，通过串行口与计算机相连。在计算机上编好的程序可以下载到接口板的微处理器上，该微处理器可以独立地执行程序（在所谓主动模式下），这样就不必用电缆连接计算机和行走机器人。当控制像机械手、绘图机这样的移动设备时，模型与计算机保持连接，计算机即是变量的输入/输出设备，也是它们的显示设备（称为所谓被动模式）。

4.2 微处理器的两种处理模式

被动模式（本次课程设计所使用的模式）

在被动模式下，程序的处理由计算机完成，因此接口与计算机的连接电缆不能断开。在每个程序周期中，接口采集来自数字量和模拟输入端的数