【精品毕设】单片机控制机械手三轴联动

基于单片机的机械手运动控制系统设计说明

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：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、本材料包括师学院本科毕业论文（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
二、毕业论文（设计）开题报告
三、毕业论文（设计）评审表。

本科毕业论文-基于单片机的多自由度机械手臂控制器设计

本科毕业论文-基于单片机的多自由度机械手臂控制器设计摘要：随着自动化技术的不断发展，机械手臂在工业生产中扮演着越来越重要的角色，越来越得到人们的关注。

现代机械手臂控制器尤其是多自由度机械手臂控制器的设计与实现成为了本领域中的研究热点。

本文基于单片机芯片设计了一种多自由度机械手控制器，采用了串行通信的方式从计算机发送命令控制机械手臂的动作。

在硬件设计方面，使用了AT89S52单片机作为主控制器，引入了五个伺服电机控制模块作为机械手的动力源，以及一组角度传感器作为手臂的姿态测量元件。

在软件设计方面，采用C语言编写程序，实现了机械手臂自动运动、复位、姿态检测等功能。

同时，对机械手臂的自动防撞、误操作检测等进行了设计。

最终实验表明，本文设计的多自由度机械手控制器具有较强的动作准确性和鲁棒性。

关键词：多自由度机械手，单片机，控制器，硬件设计，软件设计Abstract：With the continuous development of automation technology, the role of robotic manipulators in industrial production is becoming more and more important, and it has attracted more and more attention from people. The design and implementation of modern robotic controller, especially multi-degree-of-freedom robotic controller, has become a hot research topic in this field.In this paper, a multi-degree-of-freedom robotic arm controller based on MCU chip is designed, and the motion of the robotic arm is controlled by serial communication from the computer. In terms of hardware design, AT89S52 MCU is used as the main controller. Five servo motor control modules are introduced as the power source of the manipulator, and a set of angle sensors are used as the posture measurement element of the arm.In terms of software design, the program is written in C language, and the functions of automatic movement, reset and posture detection of the robotic arm are realized. At the same time, the automatic anti-collision and misoperation detection of the robotic arm are also designed. Finally, the experiment shows that the multi-degree-of-freedom robotic arm controller designed in this paper has strong motion accuracy and robustness.Keywords: multi-degree-of-freedom robotic arm, MCU, controller, hardware design, software design一、引言机器人技术早产业生产中广泛使用，将传统的出产系统向自动化和智能化方向推进。

基于单片机控制的机械手毕业论文

目录第一章概述 (2)第二章单片机简介 (3)2.1单片机发展概况 (3)2.2单片机的发展史 (4)2.3单片机的发展方向 (6)2.4单片机的特点 (9)2.5 A T89C2051单片机简介 (9)第三章系统电路图及抗干扰技术介绍 (11)3.1系统电路实物图 (11)3.2单片机抗干扰设计 (13)3.21硬件措施 (14)3.22软件措施 (15)第四章系统设计电路图及工作原理 (17)4.1硬件系统设计 (17)4.11系统工作原理 (17)4.12系统的工作过程： (19)4.13各系统控制电路图： (19)4.2软件设计 (21)第五章制作过程和系统设计的价值 (31)5.1系统制作及安装 (31)5.11机械手制作及安装 (31)5.12反射式红外检测装置制作及安装 (32)5.13功放制作及安装 (32)5.14各种辅助设备的制作及安装 (32)5.2调试过程 (33)5.3特点与价值 (33)5.4总结 (34)摘要:本设计采用Atmel公司生产的8位单片机AT89C2051对小车、功放以及机械手进行控制，通过I/O口输出的信号作为步进电机和MP3的控制信号，信号经过驱动电路驱动步进电机进行运行。

带动小车和机械手进行向前和向后运行，同时控制MP3播放语音。

关键词：机器人、手爪、光电检测第一章概述随着经济的发展，在各行各业的生产及运输过程中，机器人及机械手的使用已经相当普及了，在工厂、码头以及在家里都可以见到机器人，可以说机器人已经无处不在。

在这样的情况下我们设计了简易机器人，其目的是为了适应社会的发展以及提高我们的单片机控制技术。

它有两个好处。

其一，我们设计的机器人价格便宜，其二，它的功能比较强大，有了它我们就可以大大节省了人力、物力，极大地提高了生产效率。

我们可以看到，在不同的场合，机器人的形状和功能有很多种，机器人与传输带不同，传输带只能使用在一些固定的地方，它不可能象机器人一样能够在不同的地方进行工作。

三轴机械手臂的设计论文

. .. .本科毕业论文三轴机械手臂的设计毕业论文声明本人重声明：1、此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。

除了特别加以标注和致的地方外，本文不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。

对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

2、本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。

本人授权交通大学网络教育学院可以将此文的全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。

3、若在交通大学网络教育学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担（包括接受毕业论文成绩不及格、缴纳毕业论文重新学习费、不能按时获得毕业证书等），与毕业论文指导老师无关。

三轴机械手臂的设计摘要20世纪中叶之后，生产力已高度发展，已有了高度自动化的机械设备。

但由于市场的激烈竞争，只有产品多样化和不断更新换代，才能适应人们更高的现代需要。

1961年美国Unimation公司推出第一部实用的工业机器人，由于它适应柔性自动化要求，因而得到了很快的发展。

今天的机器人已经广泛应用于工业生产上。

机器人的广泛应用，对人类社会的影响决不亚于蒸汽机出现对人类的影响，它极大提高了劳动生产率，提高了产品质量，降低了成本，还极大的减轻了人的劳动强度，改善了劳动条件，所以世界上先进国家都在努力发展机器人技术。

[1]机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表，是人造机器的“终极”形式。

它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成，因此它的发展与众多学科发展密切相关。

一方面，机器人在制造业应用的围越来越广阔，其标准化、模块化、网络化和智能化的程度也越来越高，功能越来越强，并向着成套技术和装备的方向发展；另一方面，机器人向着非制造业应用发展以及微小型方向发展，并将服务于人类活动的各个领域。

基于单片机的机械手控制系统设计

渤海船舶职业学院毕业设计（论文)题目：基于单片机的机械手控制系统设计系：机电工程系专业:机电一体化姓名：张洪伟指导教师：刘凯班级：11G451 评阅教师:刘凯学号：04完成日期：2014.6.6毕业设计说明书（论文）中文摘要摘要：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.文章主要叙述了机械手的设计过程，本文中介绍了机械手的设计理论与方法。

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。

关键词:机械手;AT89C51;LMD18200；PWM技术;电机控制目录第一章前言............................................................................................................. - 1 -1.1 机械手概述................................................................................................ - 1 -第二章总体方案设计............................................................................................. - 3 -2.1 设计要求.................................................................................................... - 3 -2。

单片机控制三自由度圆柱坐标机械手设计

单片机控制三自由度圆柱坐标机械手设计一、引言随着科学技术的不断发展，机械手在工业生产、科研等领域扮演着越来越重要的角色。

机械手的设计是其中的关键环节之一，而单片机是机械手控制的核心部分之一、本文将介绍一种基于单片机控制的三自由度圆柱坐标机械手的设计。

二、机械手的结构设计该机械手的结构主要由三个旋转关节组成，分别对应三个自由度。

每个旋转关节由步进电机驱动，通过直线传动装置实现转动，并带有相应的位置反馈传感器。

三、单片机的选取单片机是机械手控制的核心部分，控制机械手的动作和位置。

单片机的选择需要考虑其计算性能、接口资源等方面的要求。

本设计选择了STM32系列的单片机，具有大容量的存储器和强大的计算能力，同时提供多种通信接口和模拟/数字接口，满足了机械手控制的需求。

四、电路设计电路设计包括电源电路、电机驱动电路和控制电路三个模块。

电源电路为电机驱动和单片机提供稳定的电源。

电机驱动电路采用步进电机驱动芯片，通过信号电平控制电机的转动。

控制电路主要由单片机和传感器组成，负责接收传感器的反馈信号，并控制电机的转动。

五、软件设计在单片机软件设计方面，本设计采用C语言进行编程。

通过编写相应的程序，实现机械手的运动控制，包括正向运动、逆向运动和位置控制等功能。

同时，还可以为机械手增加一些智能化的功能，如碰撞检测、路径规划等。

六、实验与结果将设计好的电路板焊接好后，进行实验测试。

通过对机械手的不同输入信号进行测试，观察机械手的运动情况，并对其进行调试。

最终，可以实现通过单片机控制的三自由度圆柱坐标机械手的正常运行。

七、总结本文设计了一种基于单片机控制的三自由度圆柱坐标机械手。

通过对机械手的结构和电路进行设计，选取合适的单片机和编写相应的控制程序，实现了机械手的运动控制。

该设计具有较高的可靠性和灵活性，可以广泛应用于工业生产和科研等领域。

基于单片机的机械手控制系统设计说明

渤海船舶职业学院毕业设计（论文）题目：基于单片机的机械手控制系统设计系：机电工程系专业：机电一体化：洪伟指导教师：凯班级：11G451 评阅教师：凯学号：04 完成日期：2014.6.6毕业设计说明书（论文）中文摘要摘要：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。

文章主要叙述了机械手的设计过程，本文中介绍了机械手的设计理论与方法。

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。

关键词：机械手；AT89C51；LMD18200；PWM技术；电机控制目录第一章前言 (1)1.1 机械手概述 (1)第二章总体方案设计 (3)2.1 设计要求 (3)2.2 基本设计思路 (3)第三章硬件结构设计 (5)3.1 机械手尺寸的确定 (5)3.2 传动部分设计 (5)第四章软件电路部分设计 (9)4.1 单片机的选择 (9)4.2 接口电路 (10)4.3 电路图 (12)4.4 程序流程 (14)4.5 程序编写................................................................... (14)结论 (20)参考文献 (21)第一章前言1.1 机械手概述机械化、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应用，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。

基于单片机机械手车型机器人设计-毕业设计(论文)任务指导书

第14周总结实习经验，编写程序文档，撰写毕业设计论文
第15周毕业设计论文初稿提交指导教师审阅\修改毕业设计论文
完善机械手车型机器人系统设计
第16周修改毕业设计论文\提交毕业设计论文定稿
第17周毕业答辩
指导教师（签字）：年月日
督导教师（签字）：年月日
学院毕业设计（论文）领导小组审查意见：
组长（签字）：年月日
附件3：
XXXXXX学院
毕业设计（论文）任务指导书
课题名称：基于单片机机械手车型
机器人设计
学院：
教学系：
班级：
学生姓名：
指导教师：
教研室主任审核：
二○年月
学院：专业：班级：
学生情况
指导教师情况
题目类型
姓名
学号
姓名
职称
单位
理工专业
文、管、经专业
理论研究□
理论研究□
科研开发□
应用研究□
工程设计□√
4、对电机驱动的简单编程
主要
参考
文献
（指导教师提供有关参考资料、工具书、期刊论文等）
[1]迟荣强.单片机原理及接口技术[M].北京：高等教育出版社,2004.5-6
[2]张立科：单片机典型模块设计实例导航[J].北京：人民邮电出版社，2004 .399-404
[3]张伟、王力、赵晶:电子设计与制版Protel DXP入门与提高[M].北京：人民邮电出版社,2003 .41-52
[4]沈红卫:基于单片机的智能系统设计与实现.北京：电子工业出版社,2005.1
[5]常敏、王涵、范江波：单片机应用程序开发与实践.北京：电子工业出版社,2009.3
主要
仪器
设备

三自由度工业用机械手控制系统设计论文

毕业设计（论文）题目三自由度工业用机械手控制系统设计姓名学号专业班级指导教师分院成人教育学院完成日期 2017 年4月X 日宁波理工学院摘要机械手是机器人研究的热门领域之一，不仅在工业还在其它行业都发挥着越来越大的作用。

而且随着工业生产自动化程度的不断提高，工业机械手在生产现场的流水线中扮演着越来越重要的作用，现在已成为现代化工业生产中不可缺少的重要环节。

本文在了解机械手和PLC控制技术的国内外研究现状及发展趋势基础上，而选用了三自由度机械手作为控制对象进行研究。

本文基于控制和计算机监控的相关理论，根据工业机械手的控制要求，完成了其运动控制设计以及组态监控系统构建，对控制系统的总体构造、控制流程以及构成系统的各个模块的功能和控制方式进行了研究。

关键词:三自由度机械手；PLC；控制系统；工业生产A b s t r a c tRobot is one of the hot areas of robot research and is playing an increasingly important role not only in industry but also in other industries. At the same time, with the continuous improvement of industrial production automation, industrial robots in the production site of the pipeline plays an increasingly important role, has become an indispensable modern industrial production important link.Based on the research status and development trend of robot and PLC control technology, this paper chooses three-degree-of-freedom manipulator as the control object.Based on the theory of control and computer monitoring, this paper completes its motion control design and configuration monitoring system construction according to the control requirements of industrial manipulator. The overall structure of the control system, the control flow and the function and control mode of each module constituting the system Were studied.Keywords:Three degrees of freedom manipulator; PLC; Control System；Industrial production目录摘要......................................................................................................................... I I Abstract.. (IV)目录 (V)1.引言 (1)1.1 研究机械手的意义 (1)1.2 机械手的组成和分类 (2)1.2.1机械手的组成 (2)1.2.2 机械手的分类 (2)1.3 机械手的国内外研究现状 (2)1.3.1 机械手的国外研究现状 (2)1.3.2 机械手的国内研究现状 (3)2.机械手控制系统总体设计方案 (4)2.1工业机械手的工艺流程 (4)2.2工业机械手的运动参数分析 (5)2.3工业机械手的总体模块设计 (5)2.3工业机械手的总体模块概述 (6)2.3.1 控制器模块 (7)2.3.2驱动模块 (7)2.3.3 执行模块 (7)2.3.4传感器模块 (7)3.机械手硬件系统的设计 (9)3.1硬件系统的结构 (9)3.2伺服控制系统设计 (10)3.3气动控制系统设计 (10)3.4机械部件设计 (11)3.5传感器设计 (11)4.PLC控制器的设计 (13)4.1 PLC 控制器的特点 (13)4.2 PLC 控制器的程序设计 (13)4.2.1 PLC 回原点程序 (13)4.2.1 PLC手动程序操作示意 (14)4.2.2 PLC自动程序操作示意 (14)参考文献 (16)致谢 (17)1.引言1.1 研究机械手的意义工业机械手（以下简称机械手）是近代自动控制领域中出现的一项新技术，已经成为现代制造生产系统中的一个重要组成部分。

单片机控制机械手

单片机控制机械手单片机控制机械手是一种智能化及高效的生产工具。

机械手具备了人手无法完成的任务，如在高温和高辐射等恶劣环境下的作业。

单片机控制使得机械手变得更加灵活和可控，从而增加了其适应性，提高了其在实际生产中的效率和稳定性。

一、机械手的基本结构机械手通常由机械臂、末端执行器、控制系统三部分组成。

机械臂可以通过电机驱动或气动驱动来实现运动，末端执行器可以是夹具，或是吸盘、磁力等。

控制系统有很多种，单片机控制系统具有精度高、故障率低、调试方便等优点。

二、单片机控制机械手的工作原理单片机控制机械手的工作原理是通过外部传感器采集数据，从而实现对机械手行动的控制。

传感器可以是光电传感器、接近传感器等，通过将传感器采集到的数据通过A/D转换，通过单片机的输入口传入，单片机对数据进行分析和处理，根据位姿控制机械手末端执行器的运动。

三、单片机控制机械手的优点1. 精度高：单片机控制机械手的精度很高，因为单片机可以实时响应各类控制指令，控制机械手的运动与位置。

2. 故障率低：单片机控制机械手具有很高的可靠性，因为单片机的运行速度快，并且故障率低。

一旦出现故障，可以通过单片机的调试工具及时检测和处理。

3. 调试方便：单片机控制机械手的调试很方便，因为单片机具有语言的易于理解性和语言的易于编写性。

通过单片机自带的编译器，可方便编写控制程序。

4. 成本低廉：单片机控制机械手的成本低廉，相比其他控制系统，它不需要安装复杂的硬件设备或者高价的软件，在使用与开发上都比较方面，很容易地把所需的项目和实惠的价格联系起来。

四、应用领域单片机控制机械手的应用已经扩展到包括生产制造、物流、工业自动化等领域。

其中，工业自动化是最为广泛的应用领域。

机器人可以降低人造天赋的缺陷和地域限制，同时还可以节省人力成本和时间成本。

总之，单片机控制机械手正在被广泛应用于各个领域中，因为它可以为需求提供全方位的支持，从而带来更高的效率和更强的生产力。

【精品毕设】基于单片机的多自由度机械手臂控制器设计

唐山学院毕业设计设计题目：基于单片机的多自由度机械手臂控制器设计系别：信息工程系班级：11电气工程及其自动化3班*名：*****师：***2015年6月1日基于单片机的多自由度机械手臂控制器设计摘要机械臂控制器作为机械臂的大脑，对于它的研究有着十分重要的意义。

随着微电子技术和控制方法的不断进步，以单片机作为控制器的控制系统越来越成熟。

本课题正是基于单片机的机械臂控制系统的研究。

本文首先介绍了国内外机械臂发展状况以及控制系统的发展状况。

其次，阐述了四自由度机械手臂控制系统的硬件电路设计及软件实现。

详细阐述了机械臂控制系统中单片机及其外围电路设计、电源电路设计和舵机驱动电路设计。

在程序设计中，着重介绍了利用微分插补法进行PWM调速的程序设计。

并给出了控制器软件设计及流程图。

最后，给出了系统调试中出现的软硬件问题，进行了详细的分析并给出了相应的解决办法。

关键词：机械臂单片机自由度舵机PWMDesign of Multi DOF Manipulator ControllerBased on MCUAbstractAs the brain of robot arm, manipulator controller is very important for its research.With the development of microelectronics technology and control method, the control system of MCU is becoming more and more mature.This thesis is based on the research of the manipulator control system of MCU.Firstly,it is introduced the development of the manipulator and the control system at home and abroad.Secondly,it is given the circuit and software design for the four DOF manipulator in this disertation.it is expatiated the Single Chip Microcomputer(SCM),the relative circuit design ,Power circuit design,and driver circuit design of manipulator control system.In the design of the program, the design of PWM speed regulation by differential interpolation is introduced emphatically. The software design and flow chart of the controller are given.Finally,it is presented the problems of hardware and software in practive given resolves.Key word: Manipulator;MCU;DOF;Steering engine;PWM目录1引言 (1)1.1研究的背景和意义 (1)1.2国内外机械臂研究现状 (2)1.2.1国外机械臂研究现状 (2)1.2.2国内机械臂研究现状 (3)1.3机械臂控制器的发展现状 (3)1.4本设计研究的任务 (4)2机械结构与控制系统概述 (5)2.1机械结构 (5)2.2控制系统 (6)2.3系统功能介绍 (8)2.4舵机工作原理与控制方法 (8)2.4.1概述 (8)2.4.2舵机的组成 (8)2.4.3舵机工作原理 (9)3系统硬件电路设计 (11)3.1时钟电路设计 (11)3.2复位电路设计 (11)3.3控制器电源电路设计 (12)3.4舵机驱动电路 (13)3.5串口通信电路设计 (13)4系统软件设计 (14)4.1四自由机械臂轨迹规划 (15)4.2主程序设计 (16)4.3舵机调速程序设计 (17)4.3.1舵机PWM信号 (17)4.3.2利用微分插补法实现对多路PWM信号的输出 (18)4.4初末位置置换子程序 (21)4.5机械爪控制程序 (22)4.6定时器中断子程序 (23)4.6.1定时器T1中断程序 (23)4.6.2定时器T0中断子程序 (24)5系统软硬件调试 (25)。

基于单片机机械手的毕业设计

目录1 引言--------------------------------------------------61.1 机械手的概述-------------------------------------61.2 机械手的组成-------------------------------------61.3 机械手的分类-------------------------------------82 设计要求--------------------------------------------- 103 系统硬件设计----------------------------------------- 123.1 单片机核心模块----------------------------------133.2 键盘模块----------------------------------------133.3 计数系统模块------------------------------------143.4 电磁阀模块--------------------------------------143.5 显示模块----------------------------------------143.6 外围驱动模块------------------------------------164 软件系统设计----------------------------------------- 214.1 流程图------------------------------------------214.2 源程序------------------------------------------225 整机电路图------------------------------------------- 355.1 原理图------------------------------------------355.2 PCB图------------------------------------------ 386 元件明细表-------------------------------------------397 总结与致谢-------------------------------------------408 参考文献---------------------------------------------44引言1.1 机械手的概述机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。

毕业设计(论文)-基于单片机的机械手系统设计

Ⅴ、4个8位I/O端口P0、P1、P2、P3
P0口：P0口是一组8为漏极开路型双向I/0口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问器件激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。
P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P3写“1”时，它们被上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（）。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表2-1所示。此外，P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号[2] [3]。
1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为Unimate（即万能自动）。运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动；控制系统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司,专门生产工业机械手。
根据某工厂生产过程的要求，采用以51单片机为核心控制装箱机械手，代替人工装箱。机械手由电机驱动，采用最佳升降频的控制方法，为了保证机械手的可靠性和安全性对其控制系统建立相应的故障白诊断系统以寻找和排除控制系统在运行过程中出现的故障。
其操作是将工件从左工作台搬到右工作台，示意图如图1—1所示。
机械手每个工作臂都有上下限位和左右限位开关，而其夹持装置不带限位开关。一旦控制夹持开始，定时器开始记时，定时结束，夹持动作随即完成。机械手到达B后，将工件松开的时间也是由定时器控制的，定时结束时，表示工件已松开。机械手的动作过程如下：搬取工件时，按下启动开关，机械手先由原点下降，碰到下限位开关后，停止下降；同时接通定时器，机械手开始夹紧工件，定时结束，夹紧完成。机械手上升，上升到顶时，碰到上限位开关，上升停止。机械手右移，至碰到右限位开关时，右移停止。机械手下降，下降到底时，碰到下限位开关，下降停止。同时接通定时器，机械手放松工件，定时结束，工件已松开。机械手上升，上升到顶，碰到上限位开关时，上升停止。机械手左移，左移到原点，碰到左限位开关时，左移停止。于是机械手动作的一个周期结束。搬运工件的机械手动作过程示意图，如图1—2所示[4]。

基于单片机控制的3轴经济型数控系统设计

文章编号:1671-3559(2005)02-0173-02收稿日期:2004-08-07基金项目:济南大学科技发展基金资助项目(Y 0420)作者简介:李国平(1971-),男,黑龙江青岗人,济南大学机械工程学院讲师,硕士。

基于单片机控制的3轴经济型数控系统设计李国平,孙　选,艾长胜(济南大学机械工程学院,山东济南250022)摘　要:3轴数控系统采用适合实时控制的MCS -51系列单片机为控制器,实现了对3个坐标轴机械系统的控制。

设计了数控系统的硬件和软件,给出了系统的硬件及软件设计框图。

该数控系统以低廉的价格实现了中档数控系统的加工精度,具有较好的推广应用前景。

关键词:单片机;数控系统;3轴经济型数控中图分类号:TG 511;TP311.1文献标识码:A数控机床很好地解决了现代机械制造中加工对象精密、结构复杂、品种多、批量小等问题。

且产品加工质量稳定,生产效率大幅度提高[1]。

目前市场上的中、高档数控系统都以PC 机(控机)作为控制平台来实现伺服电机的驱动控制。

这种方式性能固然优良,但价格昂贵[2]。

近年来,经济型数控系统采用适合现场实时控制和数据采集的单片机作为控制器,以控制灵活、可靠性高的步进电机进行驱动,具有结构简单、工作性能稳定、性价比高等优点。

笔者在此基础上,设计实现了能够用于镗铣床的3轴经济型数控系统。

1　机械系统的组成采用MCS -51系列单片机组成控制系统,由功率步进电机经一级齿轮减速后驱动X 、Y 、Z 三轴。

进给传动系统中采用高精度的滚珠丝杠。

如图1所示,床身上面为一个XY 工作台,采用两层叠放,实现XY 方向的进给运动。

主轴能够沿着立柱运动,实现Z 方向的进给运动。

2　数控系统的硬件电路[3-5]MCS -51是一种8位单片机,其指令系统功能强、硬件资源丰富、可扩展性好。

图1　机械系统坐标轴的分布图2为数控系统的硬件结构。

采用8031单片机为控制器,扩展1片程序存储器2764用于存放系统程序和固定参数;扩展1片数据存储器6264用于存放数据;选用1片可编程并行I/O 接口芯片8255A 作为系统扩展的I/O 口,对X 、Y 、Z 3轴步进电机及主轴进行控制;另扩展1片8255B 作为机床开关量、主轴编码器反馈信号I/O 口;采用8279作为键盘/显示器接口,识别键盘按键信号,对显示器自动扫描,完成键盘输入和LE D 显示控制两种功能;为使系统地址统一,采用74LS138译码器对系统所扩展的芯片进行译码寻址,具体为Y 0片选6264,Y 1片选2764,Y 2片选8279,Y 3片选8255A ,Y 4片选8255B ,并由8031对各轴步进电机进行环形分配,其指令信号经光电隔离和功率放大后驱动各轴。

三自由度圆柱坐标机械手毕业设计

摘要自上世纪工业革命以来，大型重工业已经成为了人类社会发展的不可缺少的一部风。

自从美国诞生了世界上第一台机械人后，很多国家都争先研究机器人技术。

因为机器人技术可以帮助甚至替代人类在重工业生产，特别是高污染，高强度，高温度等人类不适宜的工作环境下高效率的工作。

机械手作为机器人的重要组成部分，它种类繁多。

动力方面，可以是电动的，也可以是液压差传动。

主要由控制系统，执行系统，动力系统等系统组成，由伸缩臂，升降臂，机械抓手等部分，以PLC软件为操作，使机器手更加方便快捷的运用于人类的生产活动当中。

关键词：机械手手臂圆柱坐标液压缸PLC目录第1章绪论 (5)1.1 机械手发展现状 (5)1.2机器手种类 (5)1.3 机器手由哪些部分组成 (5)1.4设计机器手目的 (6)第2章三自由度直角坐标机械手的整体设计方案 (7)2.1机械手的自由度和坐标形式的确定 (7)2.2 机械手的手部结构的确定方法 (7)2.3 机械手的手臂结构的确定 (7)2.4机械手的驱动方案的确定 (7)2.5机械手的控制方案的确定 (7)2.6机械手的参数确定 (8)第3章机械手底座 (9)3.1设计参数 (9)3.2方案设计 (10)3.3液压马达的选择 (10)3.4回转支撑的选择 (11)3.5齿轮的强度校核 (13)3.6底座的方案确定 (13)第 4 章机械手升降臂 (15)4.1升降臂设计要求 (15)4.1.1 设计要求 (15)4.1.2 设计方案的选择 (15)4.2液压缸的选择 (15)4.3执行原件主要参数的确定 (16)4.4升降臂的设计与计算 (18)4.5升降臂滑台设计 (19)4.6撞快与形成开关的设计 (20)第5章机械手伸缩臂 (22)5.1伸缩臂的设计 (22)5.1.1设计参数 (22)5.1.2设计方案 (23)5.2液压缸的选择 (23)5.3导向杆的设计 (23)5.4底板的设计 (25)5.5伸缩臂的确定 (27)第6章机械手夹持器 (29)6.1夹持器的方案选择 (29)6.2手抓部分的设计驱动计算 (31)6.3液压缸的选择 (31)6.4 V抓型的设计 (32)6.5连杆的设计 (36)第7章机械手液压控制系统 (38)7.1设计内容及要求 (38)7.1.1设计内柔 (39)7.1.2设计要求 (39)7.2设计方案 (41)7.3液压泵的选择及其参数确定 (41)7.3.1个执行系统的最大流量计算 (41)7.3.2确定液压泵功率 (42)7.3.3液压泵原件选择 (42)7.4压力影响 (43)第8章机械手控制系统 (45)8.1设计内容 (45)8.2主电路图 (46)8.3 PLC控制 (49)8.4 软件设计 (52)第9章致谢 (56)第10章参考文献 (57)第1章概述1.1机器手的发展机器手在当今社会中已经扮演的重要的角色，它在我们的日常生活里都特别的重要，我国的机械手事业不断的发展，已在当今社会中占有了一定地位。

机械毕业设计-单片机控制三自由度圆柱坐标机械手设计

XX
( )
I
Mechatronics
II
Abstract
From the industrial robot manipulator (Mechanical), controller, servo drive system and sensing device, a humanoid operation, automatic control, can repeat programming, three-dimensional space can be completed in the various operations of the electromechanical integration automatic production agency. It to stabilize, improve the product quality, improve production efficiency, plays a very important role in improving the rapid working conditions and product. Industrial robot technology is a high-tech integrated computer, control theory, mechanism, information and sensor technology, artificial intelligence, bionics multidisciplinary and form, is the contemporary research is very active, more and more widely applied in the field. The robot is on the environment of rapid response and the analysis judgment ability, and the machine can work continuously for long time, high precision, resistance to harsh environment capacity, in the sense that it is the product of the evolution of the machine, it is an important production and industrial and non-industrial sector, service equipment, automation equipment is indispensable the field of advanced manufacturing technology. Today, the robotics industry has become the world the concern of the industry. With the rapid development of robot technology, the application field of industrial robot is constantly expanding, puts forward new requirements, in order to improve the robot teaching level, we developed a set of experimental teaching for the purpose of demonstration of the robot system. This assay describes the development process of the robot, the application status at home and abroad, robot based on the specific design requirements, the overall design of the degree of freedom, the concrete structure design and calculation;

毕业设计说明书单片机控制机械手

毕业设计说明书单片机控制机械手学号06835223姓名刘玲玲班级068352专业数控技术系部机电工程系指导老师梁矗军完成时间2008 年10月10 日至2009 年3月3日目录引言 (1)第1章机械手的概况 (2)1.1工业机械手的简史 (2)1.2 工业机械手在生产中的应用 (3)1.3 机械手的组成 (4)1.3.1 执行机构 (4)1.3.2 驱动机构 (5)1.3,3 控制系统的分类 (5)1.4 工业机械手的发展趋势 (5)1.5 本章小结 (6)第2 章机械手的总体设计方案 (7)2.1 设计方案的拟定 (7)2.2收集资料 (8)2.3 驱动源的选择 (8)2.4 控制系统的选择 (8)第3章运用CAD绘制机械手 (10)3.1 手腕的绘制 (10)3.1.1 腕节爪键的绘制 (10)3.1.2 腕拉键的绘制 (12)3.2手爪的绘制 (14)3.21 闸的绘制 (14)第4 章结论 (18)致谢 (19)参考文献 (20)引言用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。

机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。

在工业生产中应用的机械手被称为[]2工业机械手。

工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。

机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、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。

工业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。

他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。

机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。

三轴联动机械臂伺服运动机械结构设计

三轴联动机械臂伺服运动机械结构设计（摘要）机械手臂是目前在机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。

尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维（或二维）空间上的某一点进行作业。

根据结构形式的不同，机械手臂可分为多关节机械手臂，直角坐标系机械手臂、球坐标系机械手臂，极坐标机械手臂，柱坐标机械手臂等。

本文所设计的机械手臂为直角坐标系机械手臂，其由三个伺服电机驱动，通过运动控制卡实现运动控制，可以实现三轴联动，分别为X移动，Y移动，Z移动。

手臂的运动由三个丝杠螺母副完成，伺服电机驱动丝杠旋转，螺母副移动，从而实现三个自由度的运动。

关键词机械手臂三轴联动三个自由度Abstract IIMechanical arm is currently the most widely practical application in the field of robot technology in automation machinery, industrial manufacturing, medical treatment, entertainment services, military, semiconductor manufacturing and other areas of space exploration can see its shadow. Despite their morphology vary, but they all have one common characteristic, that is able to accept instruction, precisely positioned to carry out operations at a point three (or two-dimensional) space. According to the different structure, mechanical arm can be divided into multi-joint robot, Cartesian coordinates robot, spherical coordinates robot, polar coordinate robot, cylindrical coordinates robot arm and the like. This article is designed as Cartesian robot manipulator arm, which is driven by three servo motors, motion control through motion control card, you can achieve three-axis, respectively, X Mobile, Y movement, Z move. Arm movement consists of three screw nut is completed, servo motor drive screw rotation, nut move, in order to achieve three degrees of freedom of movement.Key words Mechanical arm Axis linkage Three degrees of freedom第1章绪论 11.1 研究背景随着科技的发展，工业自动化程度不断提高，机械臂广泛用于各种制造行业中，但对于机械臂在工业的应用来说，大部分时候并不需要机械臂具有六个自由度，其中的一个或几个即可满足工业需求，由于三轴联动机械臂具有三个自由度，基本上可以满足制造行业中以空间任意一点为目标位置的运动要求，故三轴联动机械臂在工业自动化上的运用最为广泛。