【正文】 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 課程設(shè)計(jì) 題目 機(jī)械手液壓系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 導(dǎo)師姓名 主要內(nèi)容及目標(biāo) 機(jī)械手的組成和分類，機(jī)械手的自由度和座標(biāo)型式，氣動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)， PLC控制的特點(diǎn)及國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r。本文簡要地介紹了工業(yè)機(jī)器人的概念 ， 本文對(duì)機(jī)械手進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)，確定了機(jī)械手的座標(biāo)型式和自由度，確定了機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)。同時(shí)，分別設(shè)計(jì)了機(jī)械手的夾持式手部結(jié)構(gòu)以及吸附式手部結(jié)構(gòu) 。設(shè)計(jì)了機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)，計(jì)算出了手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩和回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動(dòng)力矩 。設(shè)計(jì)了機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了手臂伸縮、升降用 液壓緩沖器和手臂回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器。設(shè)計(jì)出了機(jī)械手的氣動(dòng)系統(tǒng)，繪制了機(jī)械手氣壓系統(tǒng)工作原理圖。利用可編程序控制器對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制，選取了合適的 PLC 型號(hào)，根據(jù)機(jī)械手的工作流程制定了可編程序控制器的控制方案，畫出了機(jī)械手的工作時(shí)序圖和梯形圖，并編制了可編程序控制器的控制程序。 具有的設(shè)計(jì)條件 1． PC機(jī)一臺(tái)，教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái) 。 計(jì)劃學(xué)生數(shù)及任務(wù) 5 人 （ 1）：明確課題功能。 （ 2）：把復(fù)雜問題分解為若干模塊，確定各模塊處理方法，畫出流程圖。 （ 3）：存儲(chǔ)器資源分配 （ 4）：編制程序，根據(jù)流程圖來編制源程序 （ 5）：對(duì)程序進(jìn)行匯編，調(diào)試和修改，直到程序運(yùn)行結(jié)果正確為止。 計(jì)劃設(shè)計(jì)進(jìn)程 一、 總體方案設(shè)計(jì) 二、 控制系統(tǒng)的建模和數(shù)字控制器設(shè)計(jì) 三、 硬件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 選擇計(jì)算機(jī)字長 (選用 51 內(nèi)核的單片機(jī) ) 設(shè)計(jì)支持計(jì)算機(jī)工作的外圍電路 (EPROM、 RAM、 I/O端口、鍵盤、顯示接口電路等 )； 設(shè)計(jì)輸入信號(hào)接口電路； 設(shè)計(jì)輸出控制電路； 設(shè)計(jì)串行通訊接口； 其它相關(guān)電路的設(shè)計(jì)或方案 (電源、通信等 )。 四、 軟件設(shè)計(jì) 分配系統(tǒng)資源，編寫系統(tǒng)初始化和主程序模塊框圖； 編寫 A/D 轉(zhuǎn)換和位置檢測子程序框圖； 編寫控制程序和 D/A轉(zhuǎn)換控制子程序模 塊框圖； 其它程序模塊 (顯示與鍵盤等處理程序 )框圖。 五、編寫課程設(shè)計(jì)說明書，繪制完整的系統(tǒng)電路圖。 目 錄 引言 ................................................................................................................................. 3 1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 ............................................................................................................ 3 設(shè)計(jì)題目 ............................................................................................................. 3 工藝要求 ............................................................................................................. 3 要求實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)基本功能 ........................................................................................ 3 2．總體方案設(shè)計(jì) ............................................................................................................. 4 ............................................................................................ 4 ................................................................................................... 4 . 控制系統(tǒng)方框圖 ................................................................................................. 4 3．系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ............................................................................................................. 5 ............................................................................................... 6 單元模塊設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 6 .................................................................................................... 7 . 控制模塊 .................................................................................................. 7 .................................................................................................... 8 ............................................................................................. 8 .................................................................................................. 10 ........................................................................................................ 11 ............................................................................................................ 121 ...................................................................................................... 122 （見附錄） ........................................................................................ 123 ................................................................................................................... 123 問題 ................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 ......................................................................................................... 125 ................................................................................................. 13 .......................................................................................................................... 256 ................................................................................................................... 256 ...............................................................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 6 .......................................................................................................................... 256 引言 1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 設(shè)計(jì)題目 工業(yè)機(jī)械手是能夠模仿人手部的部分動(dòng)作，按給定的程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置，在工業(yè)上生產(chǎn)中應(yīng)用的工業(yè)機(jī)械手簡稱為“機(jī)械手”。在本設(shè)計(jì)的機(jī)械手主要是用來抓取工件，再把工件放到預(yù)定的位置，根據(jù)機(jī)械手的要求，該機(jī)械手可采用五自由度。主要是手臂的上下升降運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、左右伸縮運(yùn)動(dòng)、手部的夾緊和松開。這就是機(jī)械手的機(jī)械原理。 工藝要求 1）臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕 2）臂部運(yùn)動(dòng)速度要 高，慣性要好 3）手臂動(dòng)作應(yīng)該靈敏 4)位置精度高 要求實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)基本功能 采樣功能：能夠?qū)囟冗M(jìn)行采集。 控制功能：能夠使系統(tǒng)按照一定的工藝曲線進(jìn)行升溫和保溫。 顯示功能：顯示當(dāng)前被控量的設(shè)定值、實(shí)際值，控制量的輸出值。 機(jī)械手的工作范圍根據(jù)工藝要求和操作運(yùn)動(dòng)的軌跡來確定。一個(gè)操作運(yùn)動(dòng)的軌跡是幾個(gè)動(dòng)作的合成，在確定的工作范圍時(shí)，可將軌跡分解成單個(gè)的動(dòng)作，由單個(gè)動(dòng)作的行程確定機(jī)械手的最大行程。本機(jī)械手的動(dòng)作范圍確定如下： 手腕回轉(zhuǎn)角度177。 115176。 手臂伸長量 150mm 手臂回轉(zhuǎn)角度177。 115176。 手臂升降行程 170mm 手臂水平運(yùn)動(dòng)行程 100mm 2．總體方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)是基于 AT89C52 單片機(jī)的控制及顯示電路設(shè)計(jì)，從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能上看， 系統(tǒng)可分為五大部分 ，即控制部分、傳感器部分、數(shù)字顯示部分、電源部分和執(zhí)行部分，對(duì)于每一個(gè)部分都有不同的設(shè)計(jì)方案，起初我們組擬訂了下面兩種方案： 1．控制部分 (1)AT89C52單片機(jī) （ 2）其他 2．傳感器部分 (1) （ J型熱電偶）鐵 銅鎳熱電偶 (2) （