【導(dǎo)讀】等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。隨著工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的需要，機(jī)械手在工。業(yè)應(yīng)用中越來越重要。文章主要敘述了機(jī)械手的設(shè)計(jì)過程，文章中介紹了機(jī)械。手的設(shè)計(jì)理論與方法。流電機(jī)的啟停、速度和方向，完成了篩選機(jī)械手基本要求和發(fā)揮部分的要求。精確調(diào)速的目的。取、搬運(yùn)的自動(dòng)機(jī)械裝置。強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、隨著生產(chǎn)的發(fā)展，功能和性能的不斷改善和提高，在機(jī)械加工、沖壓、鍛、國內(nèi)外對機(jī)器人及機(jī)械手所作的定義不盡相同。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對機(jī)器人的定。這類操作機(jī)具有幾個(gè)。軸在可編程序操作下，能處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行各種任務(wù)。機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)這三部分組成，如下圖所示。有上升、下降運(yùn)動(dòng)，左移、右移運(yùn)動(dòng)和夾緊、放松動(dòng)作和位置控制。在固定位置之間的移動(dòng)，替代人工作業(yè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。

　　

【正文】 山東理工大學(xué) 15 規(guī)定為 1 位，為了與單片機(jī)相匹配， PC 機(jī)的一幀數(shù)據(jù)的停止位我們采用 1 位。 （ 2）串行通信的收發(fā)過程 發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，通過發(fā)送低電平起始位開始一個(gè)字符的傳送，起始位之 后便按特定的速率發(fā)送數(shù)據(jù)位（包括奇偶校驗(yàn)位），當(dāng)最后一位數(shù)（對于采用奇偶個(gè)高電平停止位用以標(biāo)志一個(gè)字符傳送結(jié)束，這樣就完成了一幀數(shù)據(jù)發(fā)送。如果不再發(fā)送新數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)尚未準(zhǔn)備好，就將傳輸線鉗在高電平狀態(tài)。接收方不 斷檢測傳輸線的電平狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)傳輸線由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)（起始位標(biāo)志位），即認(rèn)為有數(shù)據(jù)傳入，進(jìn)入接收狀態(tài)，然后以相同的速率檢測傳輸線的電平狀態(tài)，接收隨后送來的數(shù)據(jù)位，奇偶校驗(yàn)位和停止位?？梢娫诋惒酵ㄐ欧绞街?，發(fā)送方是靠控制傳輸線的電平狀態(tài)來完成數(shù)據(jù)的發(fā)送。接收方通過不斷檢測數(shù)據(jù)線的狀態(tài)來完成數(shù)據(jù)的接收，只要發(fā)送率和接收檢測速率相同，即能準(zhǔn)確接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送與接收設(shè)備可以使用各自的時(shí)鐘源完成數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，無需使用相同的時(shí)鐘信號。 （ 3）串行通信的傳送速率 傳送速率用于說明數(shù)據(jù)傳送的快慢。在串行 通信中，數(shù)據(jù)是按位進(jìn)行傳送的， 因此傳送速率用每秒鐘傳送二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)來表示，稱之為波特率。在串行通 信中常用波特率來衡量通信速率的快慢，每秒鐘傳送一位就是一波特，一般異步 通信波特率為 110～９６００ KHZ。在選擇通信的波特率時(shí)，不要盲目追高，要以 滿足數(shù)據(jù)傳輸要求為原則。因?yàn)椴ㄌ芈试礁?，對發(fā)送和接收時(shí)鐘信號頻率的一致 性要求就越高。 （ 4）串行通信的電平轉(zhuǎn)換 PC 機(jī)與單片機(jī)是通過串行口進(jìn)行通信的。由于單片機(jī)的輸入、輸出是 TTL 電平（ +5V 表示邏輯 1，電平低于 2V 便不能被識別為邏輯 1； 0V 表示邏輯 0）， TTL 電平一般不能用于遠(yuǎn)距離傳輸，因?yàn)閭鬏斶^程中電平的衰減會(huì)使傳輸數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。而 PC 機(jī)配置的是 RS— 232 串行接口，因此，單片機(jī)與 PC 機(jī)之間進(jìn)行通信時(shí)，要進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換，需要將 TTL 電平轉(zhuǎn)換為 RS— 232 電平（ 5V～ 15V 表示邏輯1， +5V～ +15V 表示邏輯 0），在傳輸線上傳送的 RS— 232 電平可高達(dá) 12V，比 TTL 電平有更強(qiáng)的抗衰減能力及抗干擾能力，可用于遠(yuǎn)距離傳輸。常用的電平轉(zhuǎn)換芯片為 MAX2232，此芯片能實(shí)現(xiàn)以上兩種電平的相互轉(zhuǎn)換。另外，信號傳輸?shù)慕橘|(zhì)最 好使用雙絞線，有利于抑制外界共模信號的干擾。 PC 機(jī)串行通信實(shí)現(xiàn)手段 由于 PC 機(jī)中集成了串行異步通信的可編程芯片 8250，我們可以通過 PC 機(jī)的 串行通信口 COM1 或 COM2 對它進(jìn)行控制，因而不需要再單獨(dú)做實(shí)驗(yàn)板。我們可以 把單片機(jī)的內(nèi)部電平轉(zhuǎn)換接口與 PC 機(jī)的串行通信口 COM1 或 COM2 通過串行連接線連接起來，然后用軟件對它們進(jìn)行初始化，使它們運(yùn)行各自的接收或發(fā)送程序。 在具體編程的時(shí)候，我們可以實(shí)現(xiàn)很多的功能。例如，我們可以從 PC 機(jī)和單片機(jī)中讀其 RAM 或 ROM 的內(nèi)容 ，對它們進(jìn)行在線修改。 PC 機(jī)的程序可以用匯編程序 、 VB、 C++Bilder 或 VC++進(jìn)行編寫。 控制電路與計(jì)算機(jī)通訊能夠在計(jì)算機(jī)上作監(jiān)控界面，使機(jī)械手控制更加人性化。 山東理工大學(xué) 16 圖 43 串行通訊電路 電路圖繪制 ： 圖 44 系統(tǒng)控制電路圖 2. 電路圖說明： PC 機(jī)通過電頻轉(zhuǎn)換器將程序傳送至單片機(jī)，單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)芯片控制步 山東理工大學(xué) 17 進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，使傳感器到達(dá)指定位置。 傳感器檢測工件顏色，并發(fā)射相應(yīng)信號給單片機(jī)（紅色，進(jìn)行下一步；黑色，停止、延時(shí)；無反射，程序結(jié)束）。單片機(jī)通過已設(shè)定的程序完成相應(yīng)步驟。 3. 單片機(jī)電路 1) 看門狗復(fù)位電路 復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和按鈕復(fù)位。本電路中采用的是上 電復(fù)位，其工作原理為：上電瞬間， RC 電路充電， RST 引腳端出現(xiàn)正脈沖，只要 RST 端保持兩個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，就能使單片機(jī)有效的復(fù)位。 看門狗又叫 watchdog timer,是一個(gè)定時(shí)器電路 , 一般有一個(gè)輸入 ,叫喂狗 ,一個(gè)輸出到 MCU 的 RST 端 ,MCU 正常工作的時(shí)候 ,每隔一端時(shí)間輸出一個(gè)信號到喂狗端 ,給 WDT 清零 ,如果超過規(guī)定的時(shí)間不喂狗 ,(一般在程序跑飛時(shí) ),WDT 定時(shí)超過 ,就回給出一個(gè)復(fù)位信號到 MCU,是 MCU 復(fù)位 . 防止 MCU 死機(jī) . 看門狗的作用就是防止程序發(fā)生死循環(huán)，或者說程序跑飛。工作原理：在系統(tǒng)運(yùn)行以后也就啟動(dòng)了看門狗的計(jì)數(shù)器，看門狗就開始自動(dòng)計(jì)數(shù)，如果到了一定的時(shí)間還不去清看門狗，那么看門狗計(jì)數(shù)器就會(huì)溢出從而引起看門狗中斷，造成系統(tǒng)復(fù)位。所以在使用有看門狗的芯片時(shí)要注意清看門狗。硬件看門狗是利用了一個(gè)定時(shí)器，來 監(jiān)控主程序的運(yùn)行，也就是說在主程序的運(yùn)行過程中，我們要在定時(shí)時(shí)間到之前對定時(shí)器進(jìn)行復(fù)位如果出現(xiàn)死循環(huán)，或者說 PC 指針不能回來。那么定時(shí)時(shí)間到后就會(huì)使單片機(jī)復(fù)位。 看門狗復(fù)位電路圖如下。 圖 45 看門狗復(fù)位電路 2) 晶振電路 MCS51 系列單片機(jī)的時(shí)鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和 外部振蕩方式。在引腳 XTAL1 和 XTAL2 外接晶體振蕩器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩電路，如下圖所示。圖中 C C2 起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，電容值一般為 5— 30pF。晶振常選用頻率為 6MHz、 12MHz 或 24MHz 的，采用串口時(shí)常使用頻率為 的晶振。內(nèi)部振蕩方式所得到的時(shí)鐘信號比較穩(wěn)定，應(yīng)用較多。 山東理工大學(xué) 18 圖 46 振蕩電路 程序流程框圖 程序開始運(yùn)行后，系統(tǒng)初始化，機(jī)械手回到原始位置。傳送帶將工件運(yùn)送過 來，到達(dá)指定位置后延時(shí) 1s。這時(shí)，傳感器開始檢驗(yàn)，向工件位置發(fā)射光線，通 過是否有收到反射光來判斷工件是否到達(dá)指定位置。如果有發(fā)射光，則運(yùn)行下一 步程序，開始搬運(yùn)工件。如此循環(huán)，直到傳感器不再接受到反射光，則加工停止， 程序結(jié)束。 程序流程圖如下： 山東理工大學(xué) 19 山東理工大學(xué) 20 參考文獻(xiàn) 1． 蔣輝平 , 周國雄 ， 單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì) ， 北京 ： 航空航天大學(xué)出版社 ， 2020。 2． 吳振順 ， 氣動(dòng)傳動(dòng)與控制 ，哈爾濱： :哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ， 1995。 3． 方華 , 許江淳 ， 單片機(jī)原理及應(yīng)用 ： 嵌入式 ， 重慶 ： 重慶大學(xué)出版社 ， 2020。 4. 蔣新松 . 機(jī)器人與工業(yè)自動(dòng)化 [M] . 石家莊 : 河北教育出版社 ,2020. 5. 王耀南 . 機(jī)器人智能控制工程 [M] . 北京 :科學(xué)出版社 ,2020. 6. 倪星元 ,等 . 傳感器敏感功能材料及應(yīng)用 [M] . 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2020. 7. 雨宮好文 . 傳感器入門 [M] . 北京 :科學(xué)出版社 ,2020.