工业机器人_三自由度直角坐标工业机器人设计讲解

沈阳工程学院

课程设计

设计题目：三自由度微型直角坐标工业机器人模型设计

系别自控系班级

学生姓名学号

指导教师祝尚臻职称讲师

起止日期：2012年1 月2 日起——至2012 年1 月13 日止

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沈阳工程学院

课程设计任务书

课程设计题目：三自由度直角坐标工业机器人设计

系别自动控制工程系班级

学生姓名

学号

指导教师职称讲师

课程设计进行地点：F430

任务下达时间：2011年12月31日

起止日期：2012 年1 月2日起——至2012 年1 月13日止教研室主任年月日批准

- II -

三自由度直角坐标工业机器人设计

1 设计主要内容及要求

1.1 设计目的：

1了解工业机器人技术的基本知识以及单片机、机械设计、传感器等相关技术。

2初步掌握工业机器人的运动学原理、传动机构、驱动系统及控制系统并应用于工业机器人的设计中。3通过学习，掌握工业机器人的驱动机构、控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。

1.2 基本要求

1要求设计一个微型的三自由度的直角坐标工业机器人；

2要求设计机器人的机械机构（示意图），传动机构、控制系统、及必需的内外部传感器的种类和数量布局。

3要有控制系统硬件设计电路。

1.3 发挥部分

自由发挥

2 设计过程及论文的基本要求：

2.1 设计过程的基本要求

（1）基本部分必须完成，发挥部分可任选；

（2）符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份；

（3）设计过程的资料保留并随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。

2.2 课程设计论文的基本要求

（1）参照毕业设计论文规范打印，包括附录中的图纸。项目齐全、不许涂改，不少于3000字。图纸为A4，所有插图不允许复印。

（2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（总体设计框图与电路原理图）。

3 时间进度安排

2011-12-30

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沈阳工程学院

工业机器人课程设计成绩评定表系（部）：班级：学生姓名：

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中文摘要

直角坐标机器人具有空间上相互垂直的两根或三根直线移动轴，通过直角坐标方向的3个独立自由度确定其手部的空间位置，其动作空间为一长方体。直角坐标机器人结构简单，定位精度高，空间轨迹易于求解；但其动作范围相对较小，设备的空间因数较低，实现相同的动作空间要求时，机体本身的体积较大。

大型的直角坐标机器人也称桁架机器人或龙门式机器人是能够实现自动控制的、可重复编程的、多自由度的、运动自由度建成空间直角关系的、多用途的操作机。其工作的行为方式主要是通过完成沿着X、Y、Z轴上的线性运动。近年来随着工业机器人的不断发展，工业机器人不断在工业领域得到广泛的应用，尤其是结构简单的直角坐标机器人，本次设计我主要是对三自由度的直角坐标机器人进行设计，完成一个大概的设计，在设计中我采用了各种光电传感器，还采用了C8051F系列单片机作为本次设计的主控芯片,各种算法的实现就是使用这款芯片实现的。随着直角坐标机器人的应用越来越广泛，直角坐标机器人的设计工作日益显得重要。成功的设计一台直角坐标机器人涉及到很多方面的工作，包括机械结构、动力驱动、伺服控制等等。

关键词：三自由度直角坐标机器人单片机硬件软件

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目录

中文摘要.................................................................................................................................................... V 目录 ................................................................................................................................................................ VI 1设计任务描述.. (1)

2 设计思路 (2)

2.1系统总体结构的设计 (2)

2.2系统各环节设计 (2)

3 设计方框图 (3)

4 直角坐标机器人的硬件设计 (4)

4.1单片机最小系统电路设计............................................................................. 错误!未定义书签。

4.2单片机稳压电源设计...................................................................................... 错误!未定义书签。

4.3直流电机驱动设计 ........................................................................................ 错误!未定义书签。

4.4步进电机驱动设计 (6)

4.5机械结构部分 (7)

4.6传感器选择 (8)

5直角坐标机器人的控制设计 (10)

5.1 示教再现功能 (10)

5.2运动控制功能 (10)

6 主要元器件介绍 (11)

7 小结 (12)

8 致谢 (13)

9.参考文献 (14)

附录 (15)

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