【正文】 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊長(zhǎng) 春 大 學(xué) 工業(yè)機(jī)器手自動(dòng)控制系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器手自動(dòng)控制系統(tǒng)目錄第1章 緒論 3 目的及意義 5 本論文主要研究物料分揀機(jī)器手以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： 5 研究工業(yè)機(jī)器手自動(dòng)控制系統(tǒng)的目的及意義 5第2章 單片機(jī)機(jī)器手系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 7 7 8 9 AT89C51的基本結(jié)構(gòu) 9 AT89C51的基本特性及引腳定義 9 AT89C51的引腳功能說明 9 12 硬件選擇 12 系統(tǒng)主要程序構(gòu)成 12 13 14第3章 機(jī)器手系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 16 16 16 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理和特點(diǎn) 16 機(jī)器手的組成 18 機(jī)器手的結(jié)構(gòu)原理 19第4章 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 20 20 20 22 2機(jī)器手爪模塊 22 23 23 24 25 25 26第5章 總結(jié) 27參考文獻(xiàn) 28致謝 29附錄 30第1章 緒論機(jī)械工業(yè)是國(guó)民的裝備部，是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益有很大的和直接的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國(guó)都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。工業(yè)機(jī)器手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)器手的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)器手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。機(jī)器手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)器手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)展起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)器手的發(fā)展，使得機(jī)器手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)器手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)，因此，機(jī)器手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用。機(jī)器手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。機(jī)器手是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變動(dòng)的多功能機(jī)器，它有多個(gè)自由度，可用來搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作。機(jī)器手首先是從美國(guó)開始研制的。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)器。它的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一個(gè)回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教形的。1962年，美國(guó)聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上又試制成一臺(tái)數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)器手。商名為Unimate（即萬(wàn)能自動(dòng)）。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿照坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、用液壓驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲(chǔ)裝置。不少球坐標(biāo)通用機(jī)器手就是在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬(wàn)能自動(dòng)公司,專門生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器手。1962年美國(guó)機(jī)械制造公司也實(shí)驗(yàn)成功一種叫Vewrsatran機(jī)器手。該機(jī)器手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)、升降采用液壓驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機(jī)器手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國(guó)外工業(yè)機(jī)器手發(fā)展的基礎(chǔ)。1978年美國(guó)Unimate公司和斯坦福大學(xué)，麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種UnimateVicarm型工業(yè)機(jī)器手，裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差小于177。1毫米。聯(lián)邦德國(guó)機(jī)械制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用機(jī)器手，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。日本是工業(yè)機(jī)器手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國(guó)家。自1969年從美國(guó)引進(jìn)兩種機(jī)器手后大力從事機(jī)器手的研究。目前，隨著單片機(jī)等控制器的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器手在自動(dòng)控制和定位精度上有了很大提高。機(jī)器手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備。機(jī)器手是機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器的優(yōu)點(diǎn)。尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)器手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在全國(guó)經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景，隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)控加工中心，它在減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，但是數(shù)控加工中心加工中常見的上下料工序，通常乃采用人工操作或傳統(tǒng)繼電器控制的半自動(dòng)化裝置。前者費(fèi)時(shí)費(fèi)工，效力低；后者因設(shè)計(jì)復(fù)雜，需要較多繼電器，接線復(fù)雜。容易車體震動(dòng)干擾，而存在可靠性差，故障多，維修困難等問題?？删幊炭刂破鲉纹瑱C(jī)控制的上下料機(jī)器手控制系統(tǒng)動(dòng)作簡(jiǎn)便，線路設(shè)計(jì)合理，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，降低了維修率。提高了工作效率。機(jī)器手技術(shù)涉及到力學(xué)，單片機(jī)，自動(dòng)控制技術(shù)，傳感器技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。機(jī)器手是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變動(dòng)的多功能機(jī)器，他又多個(gè)自由度，可用來搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作。在工資水平較低的中國(guó)，分揀行業(yè)盡管仍屬于勞動(dòng)密集型，機(jī)器手的使用已經(jīng)越來越普及，那些電子和汽車業(yè)的奧美跨國(guó)公司很早就在它們?cè)O(shè)在中國(guó)的工廠中引進(jìn)了自動(dòng)化生產(chǎn)。但現(xiàn)在的變化時(shí)那些分布在工業(yè)密集的華南，華東沿海地區(qū)也開始對(duì)機(jī)器手表現(xiàn)出越來越濃厚的興趣，因?yàn)樗麄円鎸?duì)工人流失率高，以及交帶來的挑戰(zhàn)。隨我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，自動(dòng)化程度的迅速提高，實(shí)現(xiàn)工件的裝卸，轉(zhuǎn)向，輸送或分揀流程越來越節(jié)約勞動(dòng)力，可見機(jī)器手的大力發(fā)展有著很重要的意義。、目的及意義 本論文主要研究物料分揀機(jī)器手以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：（1）物料分揀機(jī)器手執(zhí)行系統(tǒng)的分析與選擇執(zhí)行系統(tǒng)是由傳動(dòng)部件與機(jī)械構(gòu)件組成，是機(jī)器手賴以實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)的實(shí)體。主要包括機(jī)身、手臂、末端執(zhí)行器3部分組成，其中每一部分都可以具有若干的自由度。執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是對(duì)機(jī)器手的手部、手臂和機(jī)座進(jìn)行設(shè)計(jì)。（2）物料分揀機(jī)器手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)是機(jī)器手的指揮系統(tǒng)，它控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，讓執(zhí)行系統(tǒng)按規(guī)定的要求和時(shí)序進(jìn)行工作。本機(jī)器手采用可編程控制器（單片機(jī)）對(duì)機(jī)器手進(jìn)行控制，主要包括對(duì)單片機(jī)的型號(hào)選擇、傳感器類型進(jìn)行選擇、I/O口的選擇、對(duì)控制系統(tǒng)原理圖、自動(dòng)程序梯形圖的繪制等內(nèi)容。 研究工業(yè)機(jī)器手自動(dòng)控制系統(tǒng)的目的及意義采用以51單片機(jī)為核心控制裝箱機(jī)器手，代替人工裝箱。機(jī)器手由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用最佳升降頻的控制方法，為了保證機(jī)器手的可靠性和安全性對(duì)其控制系統(tǒng)建立相應(yīng)的故障白診斷系統(tǒng)以尋找和排除控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障。機(jī)器手每個(gè)工作臂都有上下限位和左右限位開關(guān)，而其夾持裝置不帶限位開關(guān)。一旦控制夾持開始，定時(shí)器開始記時(shí)，定時(shí)結(jié)束，夾持動(dòng)作隨即完成。機(jī)器手到達(dá)B后，將工件松開的時(shí)間也是由定時(shí)器控制的，定時(shí)結(jié)束時(shí)，表示工件已松開。機(jī)器手的動(dòng)作過程如下：搬取工件時(shí)，按下啟動(dòng)開關(guān)，機(jī)器手先由原點(diǎn)下降，碰到下限位開關(guān)后，停止下降；同時(shí)接通定時(shí)器，機(jī)器手開始夾緊工件，定時(shí)結(jié)束，夾緊完成。機(jī)器手上升，上升到頂時(shí)，碰到上限位開關(guān)，上升停止。機(jī)器手右移，至碰到右限位開關(guān)時(shí)，右移停止。機(jī)器手下降，下降到底時(shí)，碰到下限位開關(guān)，下降停止。同時(shí)接通定時(shí)器，機(jī)器手放松工件，定時(shí)結(jié)束，工件已松開。機(jī)器手上升，上升到頂，碰到上限位開關(guān)時(shí)，上升停止。機(jī)器手左移，左移到原點(diǎn)，碰到左限位開關(guān)時(shí)，左移停止。于是機(jī)器手動(dòng)作的一個(gè)周期結(jié)束。在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，甚至于危及生命。工業(yè)機(jī)器手就這樣誕生了,機(jī)器手是工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中任務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是機(jī)器人的關(guān)鍵部件之一。其電氣方面有步進(jìn)電機(jī)、開關(guān)電源、電磁閥等電子器件組成。該裝置涵蓋了可編程控制技術(shù)，位置控制技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)等，是機(jī)電一體化的典型代表儀器之一。本文介紹的機(jī)器手是由單片機(jī)輸出五路來分別驅(qū)動(dòng)手臂上下直線運(yùn)動(dòng)，手臂左右直線運(yùn)動(dòng)，手腕旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，機(jī)器手整體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，手爪夾緊動(dòng)作的精確定位，微動(dòng)開關(guān)將位置信號(hào)傳給單片機(jī)；電機(jī)拖動(dòng)手爪和底盤旋轉(zhuǎn)；電磁閥控制氣閥的開關(guān)來控制機(jī)器手手爪的張合，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器手精確運(yùn)動(dòng)的功能。本課題擬開發(fā)的工業(yè)機(jī)器手模型可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)，并可根據(jù)工件的變化及運(yùn)動(dòng)流程的要求隨時(shí)更改相關(guān)參數(shù)。工業(yè)機(jī)器手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)器手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展, 出現(xiàn)了數(shù)控加工中心,它在減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí), 大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。但數(shù)控加工中常見的上下料工序, 通常仍采用人工操作或傳統(tǒng)繼電器控制的半自動(dòng)化裝置。前者費(fèi)時(shí)費(fèi)工、效率低。 后者因設(shè)計(jì)復(fù)雜, 需較多繼電器,接線繁雜, 易受車體振動(dòng)干擾,而存在可靠性差、故障多、維修困難等問題?？删幊绦蚩刂破鲉纹瑱C(jī)控制的上下料機(jī)器手控制系統(tǒng)動(dòng)作簡(jiǎn)便、線路設(shè)計(jì)合理、具有較強(qiáng)的抗干擾能力, 保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,降低了維修率, 提高了工作效率。機(jī)器手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)