51单片机控制的简单机械手

南京工程学院先进制造技术工程中心电测实验室三自由度气动爪式机械手说明书

目录

1.三自由度气动机械手简介 (1)

2.安装说明 (3)

3.操作说明 (6)

A.机械手初始状态调整 (6)

B.各部件常规检测和使用 (7)

C.主控制系统的功能介绍及使用方法 (8)

4.气缸使用简介........................................................................

(88)

5.电磁阀使用简介....................................................................

(99)

6.操作注意事项........................................................................

(99)

(99)

7.使用常见故障排除................................................................

8.机械手的保养......................................................................

(1010)

A.机械手的日常维护 (10)

B.机械手的防尘 (10)

11.参考C程序 (11)

1.三自由度气动机械手简介

随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快，人们对生产效率也不断提出新要求。由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善，使机械手技术快速发展，其中气动机械手系统由于其介质来源简便以及不污染环境、组件价格低廉、维修方便和系统安全可靠等特点，已渗透到工业领域的各个部门，在工业发展中占有重要地位。本气动机械手有气控机械手、单片机控制器或是PLC控制、旋转基座等机械部分、气动元件以及气泵组成。主要作用是完成机械部件的搬运工作，能放置在各种不同的生产线或物流流水线中，使零件搬运、货物运输更快捷、便利。

此三自由度气动机械手包括机械手主体、控制器及气泵等辅助元件三大部分：

a、机械手部分：其水平旋转270°可旋转气缸，其旋转角度为±270°，其水平直线

运动由TN型气缸实现，其伸缩长度为200mm；其垂直直线运动由MSAL型铝合金迷你气缸实现，其伸缩长度为150mm；其手爪为气动手爪，由方形SDAJ系列气缸实现，可实现对工件的夹取，机械手可运动物体的重量不小于1kg，该三自由度气动机械手整体高度为500mm左右，宽度为150mm左右，长度为300mm左右

b、控制部分主要分两类，一是以单片机为核心的控制系统，另一个是以PLC为核心的

控制系统。此三自由度气动机械手可以作为学生了解、学习以及使用单片机的一个学习平台，可以使学生所学的单片机知识在实践中得到检验，更加直观地了解运用单片机知

识,单片机芯片可选为STC89C52,可实现机械手的自动循环演示，其中包括优化程序的设计可实现机械手动作路线的优化动作，也可以用于手动操作，只要按下相关的按钮就可以实现相关的动作，可作为单片机课程设计，其中可以包括键盘程序、中断程序、延时子程序、LED显示、复位电路等等有更深入的了解。还可用于PLC教学，让学生在实验中学会运用PLC，面对对象深刻学会使用PLC步进指令、定时器指令等等。

C、气泵采用便携式的空气压缩机，气管采用内径2mm的气管。

此三自由度气动机械手还可以进行相关的改进设计，可用于模拟生产线系统的综合性、创新性、设计性试验。内部是通过四组气阀组成控制气缸的运动，可以用于液压气动技术相关的课程设计和工业机器人技术的课程设计。

2.安装说明

1.机械手的转架由机座、轴承、端盖等组成。如下图2。

图2机架机械手整体图

图2转架的组成

2.将气管一端按照顺序由近及远接到气缸上，如图4所示。

图4气缸气路连接图

3.气管另一端按照顺序如图5所示连接。

图5电磁阀气路连接图

4.控制器接口如图6所示。

图6.控制器接口

3.操作说明

a.机械手初始状态调整

在安装好机械手之后，将机械手置于无尘环境下的水平面上，防止手臂旋转过程中造成重心偏移而损坏部件。检验各部件功能之前应检查气管各接头是否连接紧密。电源线是否连接牢固并且开关是否打在“关闭”状态。各接线头是否连接正确且连接牢固，防止连接错误造成短路或烧坏芯片。气管是否都处于气缸同侧，以免当水平臂旋转时因气管缠绕造成无法旋转进而拉断气管或是损坏器件，正确的初始状态如图7所示。

图7机械手初始状态

b.各部件常规检测和使用

调整检查好机械手初始状态以后，下面可以分步检测各部件是否可以正常工作。打开电源开关观察电源指示灯是否点亮。用万用表测量主控制电路板各个测量点电压是否正常。如果正常就开始充气，首先把气阀关上，把压力表调制关闭，打开气泵让其充气，

待充满之后打开气阀把压力调制0.3Mp左右，然后打开控制器的电源接通单片机，依次

按不同的键观察是否与显示内容及气缸动作一致。同时观察电磁阀指示灯与电磁阀是否动作。

c.主控制系统的功能介绍及使用方法

靠近电源接口的红色发光二极管为电源指示灯。

图8主控制系统的功能介绍

在接通电源之后，电源指示灯亮，按下接通开关，这时单片机接通指示灯就会亮，此时单片机可以正常工作了。通过按下方式选择开关切换工作方式（手动方式、步进方式、路径优化优化），此时相应

的工作方式发光二极管就会点亮，选择好工作方式按下执行按钮，这时电磁阀可以按照所设工作方式运行。

4.气缸使用简介

本机械手有四个气缸，在进气压力一定的情况下，可通过调节两端的微调旋钮控制动

作的快慢。

5.电磁阀使用简介

四个电磁阀由一个汇流板连在一起，由单片机P2口控制其打开的方向，进而控制通气方向。

6.操作注意事项

(1)操作过程中禁止湿手操作，防止触电、烧毁电路板。

(2)禁止触摸控制板，防止造成电路干扰或触电。

(3)管头连接牢固防止漏气或气压过高时气管乱飞打伤人员。

(4)操作人员及实验人员应在机械手活动范围以外，防止机械手运行过程中碰伤人员。

(5)在旋转操作时防止气管缠绕在机架上，将气管拉断，损坏元件。

(6)其他。

7.使用常见故障排除

(1)控制板没电