【正文】 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。工業(yè)機器手的是工業(yè)機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(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。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。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機器。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。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。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)。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。保證了系統(tǒng)運行的可靠性，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)。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。 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。機器手下降，下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降停止。于是機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，是機電一體化的典型代表儀器之一。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。前者費時費工、效率低。 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。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，機器手自由度也是設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。根據(jù)機器手控制系統(tǒng)可知，其總體結(jié)構(gòu)包括：單片機用戶系統(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)。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）。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 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(yán)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。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?，F(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。 //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){ Run = False。 //機器手臂縱向電機到上限位 break。 //機器手臂橫向電機到左限位 break。 }}//===================================void LOW_Motor_Limit(void){ switch(P3amp。 //底盤電機左轉(zhuǎn)90度處光電耦合開關(guān) break。 }}//==================================void Motor HandRun(void) //手抓電機咬合{ HandEn = False。}//==================================void Motor Hand