【正文】 ................................................................................. 24 .............................................................................................................. 24 數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器 .............................................................................................................. 25 . 并行 I/O 口 ............................................................................................................ 25 鍵盤顯示電路 ....................................................................................... 26 硬件電路設(shè)計(jì) ....................................................................................... 27 本設(shè)計(jì)硬件電路簡介 ............................................................................................... 27 各芯片的地址計(jì)算 .............................................................................................. 28 本設(shè)計(jì)硬件電路圖 ................................................................................................... 28 步進(jìn)電機(jī)的控制程序 ........................................................................... 28 .................................................................................................................. 28 .................................................................................................................. 28 小結(jié) ........................................................................................................ 30 第 5 章 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真 ..................... 31 有關(guān)內(nèi)容介紹 ......................................................................................... 31 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 3 OpenGL 介紹 .............................................................................................................. 31 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)簡介 ................................................................................................. 33 編程軟件 C++Builder 簡介 ........................................................................................ 34 .............................................................. 34 需求分析 ..................................................................................................................... 34 總體設(shè)計(jì)過程及思想 ................................................................................................. 34 每一模塊的功能及實(shí)現(xiàn) ............................................................................................. 35 ........................................................................... 37 的工作場景設(shè)置 ........................................................................................... 37 并聯(lián)機(jī)構(gòu)三維模型的建立 ......................................................................................... 39 模型的渲染 ................................................................................................................. 40 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)仿真的實(shí)現(xiàn) ................................................................................................. 40 ................................................................................................ 41 ................................................................................................ 41 結(jié) 論 ........................................... 42 致 謝 ........................................... 43 參考文獻(xiàn) ......................................... 44 附 錄 ........................................... 45 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 4 第 1 章 緒論 概述 人類的歷史就是不斷認(rèn)識(shí)世界和改造世界的歷史，是生產(chǎn)力發(fā)展的歷史。并聯(lián)機(jī)器人由于結(jié)構(gòu)的限制不容易實(shí)現(xiàn)靈活工作空間，針對(duì)這一特性，文中提出了并聯(lián)機(jī)器人的靈活度和靈活空間等性能指標(biāo)的概念。早在 15 世紀(jì)霍美羅斯著的《伊利亞》一書中，就出現(xiàn)了“機(jī)器人”。如果要移動(dòng)一個(gè)很重的箱子，人們習(xí)慣用兩個(gè)手臂同時(shí)工作，這種幾個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈并行工作的概念應(yīng)用到機(jī)器人上就產(chǎn)生了另一類機(jī)器人 — 并聯(lián)機(jī)器人。 并聯(lián)機(jī)器人的特點(diǎn)、發(fā)展過程、現(xiàn)狀 并聯(lián)機(jī)器人與串聯(lián)機(jī)器人相比具有一些獨(dú)特的性能，如剛度高、承載能 力高、速度高、驅(qū)動(dòng)電機(jī)在機(jī)架上而使活動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量輕，它早已引起了國際上長期的關(guān)注，并給北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 5 予了大量的研究。 圖 11 著名的 Stewart平臺(tái)機(jī)構(gòu) 圖 12 基于 Stewart平臺(tái)的飛行模擬器 圖 13多媒體全真動(dòng)態(tài)駕駛模擬器 虛擬軸數(shù)控并聯(lián)機(jī)床 :虛擬軸六自由度數(shù)控機(jī)床是并聯(lián)機(jī)器人在制造業(yè)中的一個(gè)重要應(yīng)用。虛擬軸數(shù)控機(jī)床的可能應(yīng)用前景還有 :以螞蟻啃骨頭方式對(duì)大型構(gòu)件進(jìn)行加土或最后精整，靈活布置進(jìn)行測量或裝配和對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行數(shù)據(jù)采集或精修等等。哈爾濱工業(yè)大學(xué)用六自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)研制成了壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)六自由度并聯(lián)微動(dòng)機(jī)器人 。 步行器的腿 :在實(shí)際應(yīng)用中，很多場合并不是需要實(shí)現(xiàn)六個(gè)自由度剛體的運(yùn)動(dòng)，如爬壁機(jī)器人的步行執(zhí)行機(jī)構(gòu)，僅僅需要兩個(gè)或三個(gè)自由度。河北工業(yè)大學(xué)的高峰教授通過研究機(jī)構(gòu)的數(shù)綜合，即研究在滿足一定要求的機(jī)構(gòu)自由度前提下，機(jī)構(gòu)將由多少個(gè)運(yùn)動(dòng)副和多少個(gè)構(gòu)件來組成。也有把若干三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)串聯(lián)起來應(yīng)用的，如把空間 3RPS。 近幾年人們又開始探索用平面二 、 三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為并聯(lián)機(jī)床的結(jié)構(gòu)，平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的被動(dòng)鉸鏈通常是轉(zhuǎn)動(dòng)副，其制造技術(shù)相對(duì)比較成熟，且易達(dá)到較高精度，因此基于平面二 、 三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)床是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。 圖 22 機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡圖和尺寸參數(shù) 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 11 位置分析 如 2所示，建立固定坐標(biāo)系 XYO? 與固定平臺(tái)固接，原點(diǎn) O 位于固定平臺(tái)幾何中心。 力可操作度 如操作力矢量為一單位圓，則力雅可比矩陣將末端單位圓映射為一個(gè)橢圓，關(guān)節(jié)力橢圓的大小、形狀基本上反映了 關(guān)節(jié)力矢量的特征。在這里定義綜合變形敏感度作為評(píng)價(jià)末端變形大小的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，其表征末端變形橢圓與操作空間力矢量單位圓面積之比，其定義為： ? ? 2cTcc ?? GG (21) 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 13 其全域性能評(píng)價(jià)指標(biāo)為： dwdwkkwcwgc ??? (22) 如希望在給定工作空間內(nèi)，對(duì)特定外力負(fù)載，末端變形最小，則應(yīng)有 gck 最小。在這里，構(gòu)造一種新的綜合性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，即 gvsgcgeggdsy n kkkkkkk ?? (30) 如希望在工作空間全域內(nèi)，該機(jī)器人機(jī)構(gòu)的綜合性能最優(yōu)，則應(yīng)有 synk 最小。由式 (14)、 (16)、 (18)、 (20)、 (22)、 (28)和 (30)可確定在最優(yōu)尺度下該機(jī)器人的各項(xiàng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)的值。具體的裝配圖見附 錄。降低到 176。 步進(jìn)電機(jī)的控制 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的工作原理，先按順序給步進(jìn)電機(jī)的繞組施加有序的脈沖電流即可控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而進(jìn)行數(shù)字到角度的轉(zhuǎn)換。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及減速齒輪的選擇 ： 步距角 a mkza /360 ?? 式中 m—— 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相數(shù) z—— 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子齒數(shù) k—— 與通電方式有關(guān)的系數(shù)（當(dāng)通電方式為單拍時(shí) k=1； 當(dāng)通電方式為雙拍時(shí) k=2） 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)包括永磁式電動(dòng)機(jī)和功率式電動(dòng)機(jī)，由于功率式電動(dòng)機(jī)有點(diǎn)明顯，故本設(shè)計(jì)采用功率式電動(dòng)機(jī)。 第 4 章 機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 單片機(jī)概述 隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展 , 單片機(jī)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)品種多樣、功能豐富的開發(fā)工具。目前 , 單片機(jī)正朝著高性能和多品種方 向發(fā)展趨勢將是進(jìn)一步向著 CMOS 化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。而哈佛結(jié)構(gòu)是一種將程序指令存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。它很容易使機(jī)電一體化產(chǎn)品智能化，小型化，過程控制自動(dòng)化，再不顯著增加產(chǎn)品的體積，能耗及成本的情況下，大大增加其功能，提高其性能 。 XTAL2： 內(nèi)部晶體振蕩電路的反相器輸出端。 由 RD和 WR信號(hào)作為擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和 I/O的讀選通，寫選通信號(hào)。 Q7～ Q0：八位數(shù)據(jù)輸出線。此方法是最常用的存儲(chǔ)器地址分配的方法，能有效的利用存儲(chǔ)器空間，適合于大容量多芯片的存儲(chǔ)擴(kuò)展。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 8031 內(nèi)部有 128 字節(jié)的 RAM 作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，不能滿足控制系統(tǒng)的要求，本設(shè)計(jì)采用 6264 擴(kuò)展 8KB 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 如圖43 所示。當(dāng)該信號(hào)為高 電平時(shí)，外部數(shù)據(jù)選通到內(nèi)部鎖存器，負(fù)跳變時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存到鎖存器中。 8031內(nèi)部無程序存儲(chǔ)器，需要外接 EP