【正文】 器手被廣泛的運(yùn)用于自動生產(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)械化和自動化的有機(jī)結(jié)合。工業(yè)機(jī)器手的是工業(yè)機(jī)器人的一個重要分支。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，對國民經(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)水平是衡量國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。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(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。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機(jī)器。運(yùn)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。該機(jī)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。聯(lián)邦德國機(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)。機(jī)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(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(qiáng)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。保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，降低了維修率。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(jī)器手的使用已經(jīng)越來越普及，那些電子和汽車業(yè)的奧美跨國公司很早就在它們設(shè)在中國的工廠中引進(jìn)了自動化生產(chǎn)。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。 研究工業(yè)機(jī)器手自動控制系統(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)器手到達(dá)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(jī)器手下降，下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降停止。于是機(jī)器手動作的一個周期結(jié)束。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(jī)電一體化的典型代表儀器之一。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。前者費(fèi)時費(fèi)工、效率低。 機(jī)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(jī)器，它有多個自由度，可用來搬運(yùn)物體以完成在各個不同環(huán)境中工作。雖然至今國內(nèi)外已為自動生產(chǎn)線研制出了各種工業(yè)機(jī)器人， 但大多數(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜(以求具備多種功能)，造價較高，而且工人也不容易掌握，難于推廣。另外，機(jī)器手自由度也是設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。根據(jù)機(jī)器手控制系統(tǒng)可知，其總體結(jié)構(gòu)包括：單片機(jī)用戶系統(tǒng)、驅(qū)動電路、供電電源、執(zhí)行元件和反饋元件 (接近開關(guān) )等。（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(jī)械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電機(jī)傳動。系統(tǒng)中選用光電傳感器檢測工件，機(jī)器手由步進(jìn)電機(jī)控制，機(jī)器手在運(yùn)動過程中，通過觸碰行程開關(guān)轉(zhuǎn)換狀態(tài)。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，在訪問器件激活內(nèi)部上拉電阻。作輸入口使用時，因?yàn)閮?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?yàn)閮?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(yàn)的控制信號。 系統(tǒng)主要程序構(gòu)成機(jī)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(jìn)電機(jī)經(jīng)驅(qū)動芯片與單片機(jī)P2口依次連接，行程開關(guān)與單片機(jī)的P0口依次連接。采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(yùn)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(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角精度。步進(jìn)電動機(jī)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(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器）。圖2—4驅(qū)動電路模塊單片機(jī)、機(jī)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(jī)，而單片機(jī)的抗干擾能力很差，所以電源板與單片機(jī)的電路板是分開的。因此煤餅的裝箱采用了單片機(jī)控制機(jī)器手和走箱工作臺相配合的方式，機(jī)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 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理和特點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī)，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動一個角度。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)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(yán)格按照一定順序分別控制各相的通斷?？刂撇竭M(jìn)電機(jī)的速度，即給步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。 （2）步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。在它的作用下，電機(jī)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。當(dāng)驅(qū)動器上電后，步進(jìn)電機(jī)處于鎖定狀態(tài)（未施加CP脈沖時）或者運(yùn)行狀態(tài)（施加CP脈沖時），但當(dāng)用戶想手動調(diào)整電機(jī)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(jī)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(jī)狀態(tài)。就是要求精確地發(fā)出定量的步進(jìn)脈沖，例如，機(jī)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(jī)器手的組成機(jī)器手主要由手部、運(yùn)動機(jī)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?，F(xiàn)使用為機(jī)器手模型，模型裝置主要由底盤、主機(jī)模塊、運(yùn)動機(jī)械、電氣控制及一些電纜電線等部分組成。的轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu),由轉(zhuǎn)盤帶動機(jī)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(jī)、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(yùn)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(jī)器手下降，下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降停止。機(jī)器手工作流程圖如圖42所示。雖然我設(shè)計的只是機(jī)器手的簡單動作，但是需要完成機(jī)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(jī)構(gòu)，抓取機(jī)構(gòu)，提升機(jī)構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。由于本人自身經(jīng)驗(yàn)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(jìn)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。 //正轉(zhuǎn)控制脈沖****************************************************************//***************************************************************/sbit LimintUp = 。 //機(jī)器手臂橫向電機(jī)右限位sbit Run = 。sbit Motor Spin+ = 。 //底盤旋轉(zhuǎn)電機(jī)使能端sbit Motor Arm1_1B = 。sbit Motor Arm2_1B = 。sbit MotorR90 = 。 //啟動按鈕/**************************************************************/void Run_Led(void){ Run = False。 //機(jī)器手臂縱向電機(jī)到上限位 break。 //機(jī)器手臂橫向電機(jī)到左限位 break。 }}//===================================void LOW_Motor_Limit(void){ switch(P3amp。 //底盤電機(jī)左轉(zhuǎn)90度處光電耦合開關(guān) break。 }}//==================================void Motor HandRun(void) //手抓電機(jī)咬合{ HandEn = False。}//==================================void Motor Hand