【正文】 （ 2）腕部：又稱手腕，連接手部和臂部之間的部件，其作用是改變手部的工作方位。常用的機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電機傳動。 系統(tǒng)中選用光電傳感器檢測工件，機器手由步進電機控制，機器手在運動過程中，通過觸碰行程開關(guān)轉(zhuǎn)換狀態(tài)。 長 春 大 學(xué) 工業(yè)機器手自動控制系統(tǒng) 共 38 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ GND；接地端。若采用外部振蕩電路，則 XTAL2 用于輸入外部振蕩脈沖，該信號直接送至內(nèi)部時鐘電路，而XTAL1 必須接地。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0位置位，可禁止 ALE 操作 。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。如 EA端為高電平， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問器長 春 大 學(xué) 工業(yè)機器手自動控制系統(tǒng) 共 38 頁 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 件激活 內(nèi)部上拉電阻。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。對端口 P2寫 “1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 P3口： P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。此外， P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號 。 系統(tǒng)主要程序構(gòu)成 機器手控制系統(tǒng)軟件設(shè)計主要由主程序、轉(zhuǎn)換子程序、報警子程序、定時子程序組成。步進電機經(jīng)驅(qū)動芯片與單片機 P2 口依次連接，行程開關(guān)與單片機的 P0 口依次連接。采長 春 大 學(xué) 工業(yè)機器手自動控制系統(tǒng) 共 38 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 用的控制方式是使用定時器設(shè)置初值，定時時間為 20ms，在程序運行時通過改變定時器中斷的初值，使其輸出指定占空比的脈沖信號。 （ 3） 定時子程序是設(shè)定 PWM（脈沖調(diào)制）周期信號的寬度，從而控制步進電機的轉(zhuǎn)角精度。步進電動機不能直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專用的驅(qū)動電源（步進電動機驅(qū)動器）。 長 春 大 學(xué) 工業(yè)機器手自動控制系統(tǒng) 共 38 頁 第 14 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 2— 4驅(qū)動電路模塊 單片機、機器手、各個芯片要工作，就必須為其提供電源，他們的電源電壓都是 5V。此設(shè)計中用到了單片機，而單片機的抗干擾能力很差，所以電源板與單片機的電路板是分開的。因此煤餅的裝箱采用了單片機控制機器手和走箱工作臺相配合的方式，機器手工作軌跡固定，而工作臺可做定向移動。 圖 31 總體設(shè)計方案 硬件電路設(shè)計 步進電機的結(jié)構(gòu)原理 和特點 步進電機是數(shù)字控制電機，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉(zhuǎn)動一個角度。當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，控制換相順序，即通電控制脈沖必須嚴格按照一定順序分別控制各相的通斷。控制步進電機的速度，即給步進電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉(zhuǎn)一步，兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉(zhuǎn)得越快。 （ 2）步進電機外表允許的最高溫度。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。另外，驅(qū)動器一般有一個接入端 OPTO，該端口為三路信號的公共正端。 FREE 當(dāng)驅(qū)動器上電后，步進電機 處于鎖定狀態(tài)（未施加 CP 脈沖時）或者運行狀態(tài)（施加 CP 脈沖時），但當(dāng)用戶想手動調(diào)整電機而又不想關(guān)閉驅(qū)動器電源，這時就可以用到此信號，當(dāng)此信號起作用時（低電平有效），電機處于自由無力矩狀態(tài)，當(dāng)此信號為高電平時或懸空不接時，取消脫機狀態(tài)。就是要求精確地發(fā)出定量的步進脈沖，例如，機器手再現(xiàn)工作時的啟動信號后，要走到示教時給出的初始作業(yè)位置，就是用到位置 控制。 機器手的組成 機器手主要由手部、運動機構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有 6 個自由度。 現(xiàn)使用為機器手模型 ， 模型裝置 主要 由底盤、主機模塊、運動機械、電氣控制及一些電纜電線等部分組成。 的轉(zhuǎn)盤機構(gòu) ,由轉(zhuǎn)盤帶動機器手臂做水平方向上的旋轉(zhuǎn)動作 (其電氣部分由直流電動機、限位開關(guān)等組成 )。首先是初始化，然后再讀入外部的輸入，接著是由定時器中斷調(diào)度三個任務(wù)，然后是運行邏輯功能模塊和輸出結(jié)果。 為初步減小系統(tǒng)誤差 ,置定初值一定要在程序開始時就設(shè)置。機器手下降，下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降停止。 機器手工作流程圖如圖 42 所示 。 雖然我設(shè)計的只是 機器手 的簡單動作，但是需要完成 機器手 的行走、抓取和翻轉(zhuǎn)等各種功能，對應(yīng)分別要有行走機構(gòu)，抓取機構(gòu)，提升機構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)來實現(xiàn)。 由于本人自身經(jīng)驗和時間有限，本設(shè)計還存在不足之處，今后還需繼續(xù)努力，懇請各位老師和同學(xué)提出寶貴意見。 我不是您最出色的學(xué)生，而您卻是我最尊敬的老師。在論文即將 完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯謝意！最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計中被我引用或參考的論著的作者。 uchar Arm1,Arm2。 長 春 大 學(xué) 工業(yè)機器手自動控制系統(tǒng) 共 38 頁 第 31 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ //正轉(zhuǎn)控制脈沖 ****************************************************************/ /***************************************************************/ sbit LimintUp = 。 //機器手臂橫向電機右限位 sbit Run = 。 sbit Motor Spin+ = 。 //底盤旋轉(zhuǎn)電機使能端 sbit Motor Arm1_1B = 。 sbit Motor Arm2_1B = 。 sbit MotorR90 = 。 //啟動按鈕 /**************************************************************/ void Run_Led(void) 長 春 大 學(xué) 工業(yè)機器手自動控制系統(tǒng) 共 38 頁 第 32 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ { Run = False。 //底盤向左旋轉(zhuǎn) 90 度光電耦合器 sbit Motor = 。 sbit Motor Arm2_3B = 。 sbit Motor Arm1_3B = 。 sbit Motor HandEn = 。 //機器手臂停止工作指示燈 sbit Motor Hand+ = 。 //機器手臂縱向電機下限位 sbit LimintLift = 。 const uchar table[]={0x00,0x01,0x09,0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03}。 *************************************************/ include define uint unsigned int define uchar unsigned char define True 1 define False 0 uchar LimintUp,LimintDown,LimintLift,LimintRight。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學(xué)術(shù)目標，領(lǐng)會了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的指導(dǎo) ,經(jīng)由您悉心的點撥 ,再經(jīng)思考后的領(lǐng)悟 ,常常讓我有 “ 山重水復(fù)疑無路 ,柳暗花明又一村 ” 。四年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。 系統(tǒng)的功能完全符合設(shè)計任務(wù)的要求 , 經(jīng)過大量的測試數(shù)據(jù)顯示 , 系統(tǒng)的可靠性已經(jīng)完全達到了實際 機器手 的設(shè)計要求 . 同時系統(tǒng)具有很強的擴展性，即擴充串口的功能可以得到很好的計算機控制系統(tǒng) . 畢業(yè)設(shè)計使對大學(xué)四年所學(xué)知識的一次綜合運用的考察，又是對所學(xué)知識的融會貫通，做到了學(xué)以致用 。這次設(shè)計給了我一個很好的機會，使我了解了設(shè)計工作的基本流程的方法以及理念。機器手上升，上升到頂，碰到上限位開關(guān)時，上升停止。機器手上升，上升到頂時，碰到上限位開關(guān)，上升停止。 圖 41主程序流程圖 子程序是中斷響應(yīng)程序 , 它的調(diào)用是系統(tǒng)執(zhí)行過程中采用中斷事件觸發(fā)產(chǎn)生 .中斷是周期性發(fā)生的 。因此單片機程序需要分為主程序和子程序兩大部分組成。電氣方面有步進電機、交流伺服電機、驅(qū)動模塊、開關(guān)電源、電磁閥等電子器件組成。自由度越多，機器手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。運動機構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。將發(fā)給電機的脈沖，用計數(shù)器通道計數(shù)，到最后通過 CPU 停發(fā)脈沖就是了。 步進電機的位置控制 步進電機的位置控制是指要求電機從當(dāng)前位置轉(zhuǎn)過一個給定的步數(shù)。 長 春 大 學(xué) 工業(yè)機器手自動控制系統(tǒng) 共 38 頁 第 18 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊