【正文】 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊長 春 大 學 工業(yè)機器手自動控制系統(tǒng)工業(yè)機器手自動控制系統(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器手以下幾個方面的內(nèi)容： 5 研究工業(yè)機器手自動控制系統(tǒng)的目的及意義 5第2章 單片機機器手系統(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 機器手系統(tǒng)的總體設(shè)計 16 16 16 步進電機的結(jié)構(gòu)原理和特點 16 機器手的組成 18 機器手的結(jié)構(gòu)原理 19第4章 系統(tǒng)的程序設(shè)計 20 20 20 22 2機器手爪模塊 22 23 23 24 25 25 26第5章 總結(jié) 27參考文獻 28致謝 29附錄 30第1章 緒論機械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產(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械裝備，機械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對國民經(jīng)濟各部門技術(shù)進步和經(jīng)濟效益有很大的和直接的影響。機械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟實力和科學技術(shù)水平的重要標志。因此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟的戰(zhàn)略重點之一。工業(yè)機器手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機器手的是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點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器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機器手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。機器手是在機械化，自動化生產(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，機器手被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中，機械人的研制和生產(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)，它更加促進了機器手的發(fā)展，使得機器手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。機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，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，機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。機器手技術(shù)涉及到力學、機械學、電氣液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)等科學領(lǐng)域，是一門跨學科綜合技術(shù)。機器手是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機器，它有多個自由度，可用來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中工作。機器手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機器。它的結(jié)構(gòu)是：機體上安裝一個回轉(zhuǎn)長臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教形的。1962年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機器手。商名為Unimate（即萬能自動）。運動系統(tǒng)仿照坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲裝置。不少球坐標通用機器手就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司,專門生產(chǎn)工業(yè)機器手。1962年美國機械制造公司也實驗成功一種叫Vewrsatran機器手。該機器手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)、升降采用液壓驅(qū)動控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機器手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外工業(yè)機器手發(fā)展的基礎(chǔ)。1978年美國Unimate公司和斯坦福大學，麻省理工學院聯(lián)合研制一種UnimateVicarm型工業(yè)機器手，裝有小型電子計算機進行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差小于177。1毫米。聯(lián)邦德國機械制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用機器手，主要用于起重運輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。日本是工業(yè)機器手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自1969年從美國引進兩種機器手后大力從事機器手的研究。目前，隨著單片機等控制器的發(fā)展，工業(yè)機器手在自動控制和定位精度上有了很大提高。機器手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化的生產(chǎn)設(shè)備。機器手是機器人的一個重要分支。它的特點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器的優(yōu)點。尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機器手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在全國經(jīng)濟各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景，隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)控加工中心，它在減輕工人的勞動強度的同時，大大提高了勞動生產(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化裝置。前者費時費工，效力低；后者因設(shè)計復(fù)雜，需要較多繼電器，接線復(fù)雜。容易車體震動干擾，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控制的上下料機器手控制系統(tǒng)動作簡便，線路設(shè)計合理，具有較強的抗干擾能力。保證了系統(tǒng)運行的可靠性，降低了維修率。提高了工作效率。機器手技術(shù)涉及到力學，單片機，自動控制技術(shù)，傳感器技術(shù)計算機技術(shù)等科學領(lǐng)域，是一門跨學科綜合技術(shù)。機器手是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機器，他又多個自由度，可用來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中工作。在工資水平較低的中國，分揀行業(yè)盡管仍屬于勞動密集型，機器手的使用已經(jīng)越來越普及，那些電子和汽車業(yè)的奧美跨國公司很早就在它們設(shè)在中國的工廠中引進了自動化生產(chǎn)。但現(xiàn)在的變化時那些分布在工業(yè)密集的華南，華東沿海地區(qū)也開始對機器手表現(xiàn)出越來越濃厚的興趣，因為他們要面對工人流失率高，以及交帶來的挑戰(zhàn)。隨我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，自動化程度的迅速提高，實現(xiàn)工件的裝卸，轉(zhuǎn)向，輸送或分揀流程越來越節(jié)約勞動力，可見機器手的大力發(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器手以下幾個方面的內(nèi)容：（1）物料分揀機器手執(zhí)行系統(tǒng)的分析與選擇執(zhí)行系統(tǒng)是由傳動部件與機械構(gòu)件組成，是機器手賴以實現(xiàn)各種運動的實體。主要包括機身、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)計主要是對機器手的手部、手臂和機座進行設(shè)計。（2）物料分揀機器手控制系統(tǒng)的設(shè)計控制系統(tǒng)是機器手的指揮系統(tǒng)，它控制驅(qū)動系統(tǒng)，讓執(zhí)行系統(tǒng)按規(guī)定的要求和時序進行工作。本機器手采用可編程控制器（單片機）對機器手進行控制，主要包括對單片機的型號選擇、傳感器類型進行選擇、I/O口的選擇、對控制系統(tǒng)原理圖、自動程序梯形圖的繪制等內(nèi)容。 研究工業(yè)機器手自動控制系統(tǒng)的目的及意義采用以51單片機為核心控制裝箱機器手，代替人工裝箱。機器手由電機驅(qū)動，采用最佳升降頻的控制方法，為了保證機器手的可靠性和安全性對其控制系統(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)在運行過程中出現(xiàn)的故障。機器手每個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，定時器開始記時，定時結(jié)束，夾持動作隨即完成。機器手到達B后，將工件松開的時間也是由定時器控制的，定時結(jié)束時，表示工件已松開。機器手的動作過程如下：搬取工件時，按下啟動開關(guān)，機器手先由原點下降，碰到下限位開關(guān)后，停止下降；同時接通定時器，機器手開始夾緊工件，定時結(jié)束，夾緊完成。機器手上升，上升到頂時，碰到上限位開關(guān)，上升停止。機器手右移，至碰到右限位開關(guān)時，右移停止。機器手下降，下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降停止。同時接通定時器，機器手放松工件，定時結(jié)束，工件已松開。機器手上升，上升到頂，碰到上限位開關(guān)時，上升停止。機器手左移，左移到原點，碰到左限位開關(guān)時，左移停止。于是機器手動作的一個周期結(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)機器手就這樣誕生了,機器手是工業(yè)機器人系統(tǒng)中任務(wù)執(zhí)行機構(gòu)，是機器人的關(guān)鍵部件之一。其電氣方面有步進電機、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)、氣動技術(shù)等，是機電一體化的典型代表儀器之一。本文介紹的機器手是由單片機輸出五路來分別驅(qū)動手臂上下直線運動，手臂左右直線運動，手腕旋轉(zhuǎn)運動，機器手整體旋轉(zhuǎn)運動，手爪夾緊動作的精確定位，微動開關(guān)將位置信號傳給單片機；電機拖動手爪和底盤旋轉(zhuǎn)；電磁閥控制氣閥的開關(guān)來控制機器手手爪的張合，從而實現(xiàn)機器手精確運動的功能。本課題擬開發(fā)的工業(yè)機器手模型可在空間抓放物體，動作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進行作業(yè)，并可根據(jù)工件的變化及運動流程的要求隨時更改相關(guān)參數(shù)。工業(yè)機器手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。它的特點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器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機器手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展, 出現(xiàn)了數(shù)控加工中心,它在減輕工人的勞動強度的同時, 大大提高了勞動生產(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化裝置。前者費時費工、效率低。 后者因設(shè)計復(fù)雜, 需較多繼電器,接線繁雜, 易受車體振動干擾,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控制的上下料機器手控制系統(tǒng)動作簡便、線路設(shè)計合理、具有較強的抗干擾能力, 保證了系統(tǒng)運行的可靠性,降低了維修率, 提高了工作效率。機器手技術(shù)涉及到力學、機械學、電氣液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)等科學領(lǐng)