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基于單氣缸的氣動爬壁機器人研究畢業(yè)論文-資料下載頁

2025-06-30 21:53本頁面

【導(dǎo)讀】行、重復(fù)操作和精度較高的自動化設(shè)備。機器人技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,不但使傳統(tǒng)的工業(yè)。生產(chǎn)和科學(xué)研究發(fā)生根本性的變化,而且將對人類的社會生活產(chǎn)生深遠的影響。爬壁機器人是能夠在垂直陡壁上進行作業(yè)的機器人,它作為高空極限作業(yè)的。一種自動機械裝置,越來越受到人們的重視。概括起來,爬壁機器人主要用于:

  

【正文】 第 25 頁 在眾多數(shù)據(jù)中,我們最關(guān)心的是氣缸的活塞桿產(chǎn)生的推力的大小。 氣缸推力校核: 氣缸最大承重為 ,需克服的力就為 。 設(shè)氣缸工作氣壓值為 。 氣缸的內(nèi)徑面積為: πD 2 /4=π*40 2 /4=1256mm2 =*103? m2 活塞桿的截面積為: πd 2 /4=π*19 2 /4= =*104? m2 活塞上受力面積為: πD 2 /4πd 2 /4=*103? m2 *104? m2 =*104? m2 活塞可發(fā)出的推力為: F=S*P=*106 **104? =613N 所以,此氣缸完全可以滿足工作要求。 第 26 頁 5. 控制部分 控制部分由其他同學(xué)設(shè)計,這里只對單片機進行簡單的介紹。 控制 MCU 用單片機,型號為 AT89S52。它由三部分組成,即 CUP、外圍功能單元、歸一化 I/ O端口。如圖 51所示 3 PC 機與單 片機的串行通訊技術(shù) 3. 1 Rs232 串行通訊 Rs232 串行通信是每臺計算機的必要設(shè)備,通常有 1 和 2 兩個端口一般的計算機 1 以 9 引腳的接頭接出,而以 25 腳將 2 接出。新一代計算機均以 9 引腳的接頭所有的 Rs232,計算機上的端口均為公頭。 串行通信可分為同步與異步兩種模式。同步在通信的兩端使用同步信號作為通訊的依據(jù);異步則使用起始位( start bit)及停止位( stop bit)作為通訊判斷。本系統(tǒng)采用異步通訊。 圖 51 單片機的組成 1. CPU系統(tǒng) CPU 系統(tǒng)包 括 (CPU、時鐘系統(tǒng)和總線控制邏輯三部分,其功能如下: 1)CPU:包含運算器和控制器,專門為面向控制對象、嵌入式特點灑設(shè)計能的指令系統(tǒng)。 2)時鐘系統(tǒng):包含振蕩器、外接諧振元件,可關(guān)閉振蕩器或 CPU 時鐘,其結(jié)構(gòu)如圖 52 圖 52 單片機的時鐘系統(tǒng) 3)總線控制邏輯:主要用于管理外部并行總線時序及系統(tǒng)的復(fù)位控制,外部引腳有RST、 ALE、 EA、 PSEN。 CPU 外圍電路 第 27 頁 CPU 外圍電路包括 ROM、 RAM、 I/ O口和 SFR 四部分。 (1)ROM:程序存儲器。地址范圍為 0000H— FFFFH(64KB)。 (2)RAM:數(shù)據(jù)存儲器。地址范圍 00H— FFH(256B)有數(shù)據(jù)存儲、通用工作寄存韶、堆棧、位地址等空間, (3)I/ 0 端口: 89S52 系列單片機具有 4 個 8 位 I/ O 端口,分別為 P0、 PP P3。 (4)SFR:特殊功能寄存器。是單片機中的重要控制單元, CPU 對所有片內(nèi)功能單元的操作都是通過控制 SFR 單元進行的。 3.基本功能單元 89S52 系列單片機具有定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)和串行接口三個基本功能單元。 (1)定時器/計數(shù)據(jù): 80S52 有 2 個 l 6 位定時器/計數(shù)器,定時時靠內(nèi)部的分頻時鐘頻率計數(shù)實現(xiàn);作計數(shù)器時,對 P3. 4(T0)或 P3. 5(T1)端口的低電乎脈沖計數(shù)。 (2)中斷系統(tǒng): 89S52 共有 5 個中斷源,即 2 個外部中斷源、 2個定時器溢出 中斷 (T0、 T1)和 1 個中行中斷。 (3)申行接口 UART:一個帶有移位寄存器工作方式的通用異步收發(fā)器,不僅可以作串行通信,還可用于移位寄存器方式的中行外圍擴展。 RXD(P3. 0)腳為接收端口,TXD(P3. 1)腳為發(fā)送端口。 單片機的封裝引腳如圖 53所示: 圖 53 單片機的 封裝引腳 各管腳功能如表 51 所示: 引腳標(biāo)記 引腳編號 端 口 引腳名稱及功能描述 第 28 頁 DIP LCC PFP 類 別 V56 20 22 16 I 地端: 0V 基準(zhǔn) VCC EA 40 44 38 I 電源端:正常操作、空閑、掉電狀態(tài)的供電 ~ 39~32 43~36 37~40 I/O P0 口:為開漏 結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)雙向口,是 80C51 并行總線的數(shù)據(jù)總線和低 8 位地址總線;不作總線使用時,也可用作普通 I/O 口 ~ 1~8 2~9 40~44 1~3 I/O P1 口:帶內(nèi)部上拉電阻的準(zhǔn)雙向口 ~ 21~28 24~31 18~25 I/O P2 口:帶內(nèi)部上拉電阻的準(zhǔn)雙向口,是并行總線的高 8 位地址線,不作總線地址線時,也可用作普通I/O 口 ~ 10~17 11, 13~19 5, 7~13 I/O P3 口:帶內(nèi)部上拉電阻的準(zhǔn)雙向口,具有復(fù)用功能,除作普通 I/O口外,還可作以下用途: RXD, UART 的串行輸入口,移位寄存器方式的數(shù)據(jù)端 TXD, UART 的串行輸出口,移位寄存器方式的時鐘端 INT0:外部中斷 0 輸入口 INT1:外部中斷 1 輸入口 T0:定時器 /計數(shù)器 0 輸入口 T1:定時器 /計數(shù)器 1 輸入口 WR:片外 RAM“寫 ”控制信號 RD:片外 RAM“讀 ”控制信號 RST/V 0 10 4 I 復(fù)位端:高電平有效復(fù)位,在復(fù)位端上保持兩個機器周期的高電平即可完成操作 ALE/PROG 30 33 27 I/O 地址鎖存允許 /編程脈沖輸入端:訪問外部存儲器時,提供 P0 口作為低 8 位地址的鎖存信號;編程寫入時,作為編程脈沖輸入端;正常操作時,輸出時鐘振蕩器的取指揮制端 PSEN 29 32 36 O 外部程序存儲器選通信號:使用外部程序存儲器時,作為外部程序存儲器的取指控制端 VPP /EA 31 35 29 I 內(nèi)外程序存儲器選擇 /編程寫入電源輸入端 EA=0 時選擇訪問外部程序存儲器;編程寫入時輸入編程電壓 VPP XTAL2 18 20 14 O 諧振器端口 2:時鐘振蕩器反相放 第 29 頁 大器輸出端 XTAL1 19 21 15 I 諧振器端口 1:時鐘振蕩器反相放大器輸入端 表 51 單片機各管腳功能 此外, AT89S52 設(shè)計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設(shè)置省電模式??臻e模式下, CPU 暫停工作,而 RAM 定時計數(shù)器,串行口,外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作,掉電模式凍結(jié)振蕩器而 保存 RAM 的數(shù)據(jù),停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式,以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 正是因為AT89S52 有以上功能,所以選擇了這個芯片來作為控制核心。 結(jié)論 經(jīng)過近三個月的設(shè)計工作,本次畢業(yè)設(shè)計主要完成了以下任務(wù): 第 30 頁 完成了基于單氣缸的爬墻機器人的機械設(shè)計,并應(yīng)用 solid works 對該機械手的整機及零部件進行了運算與校核。校核表明,設(shè)計的機器人能達到預(yù)定的設(shè)計目標(biāo); 應(yīng)用 CAXA 軟 件畫出了該機器人的零件圖和裝配圖。各進一步了解了 CAXA 軟件,并對它的應(yīng)用更加熟練了; 應(yīng)用機械原理和機械設(shè)計等知識對此機械進行了分析總結(jié),最終認(rèn)為此機器人可以正常運行; 系統(tǒng)的運行實驗表明,設(shè)計的機器人及控制軟件組成了完好的系統(tǒng)。該機器人可用于相關(guān)的機器人教學(xué)試驗工作。開發(fā)的機器人控制軟件能夠使用戶輸入機器人的各個機構(gòu)的運動參數(shù)(如轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向等),點擊與之相對應(yīng)的 “ 運行 ” 按鈕便可控制其運動,并且在計算機屏幕上可以跟蹤其運動,基本實現(xiàn)了系統(tǒng)預(yù)定的功能。 通過本次畢業(yè)設(shè)計,使我初步學(xué)習(xí)了 solid works 和 CAXA,對單片機的應(yīng)用有了一定的了解。 參考文獻 1 周伯英主編 . 工業(yè)機器人設(shè)計 . 北京:機械工業(yè)出版社, 1995 2 邱宣懷主編.機械設(shè)計(第四版).北京:高等教育出版社, 1997 3 孟憲源 姜琪編著.機構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用.北京:機械工業(yè)出版社, 20xx 4 吳宗澤主編.機械設(shè)計師手冊.北京:機械工業(yè)出版社, 20xx 5 霍孟友等.單片機原理及應(yīng)用.濟南:山東大學(xué)出版社, 20xx 6 陸元章主編.現(xiàn)代機械設(shè)備設(shè)計手冊(第二冊).北京:機械工業(yè)出版社, 1996 7 黃珊秋.機械設(shè)計課程設(shè)計. 北京:機械工業(yè)出版社, 1999 8 吳宗澤主編.機械零件設(shè)計手冊.北京:機械工業(yè)出版社, 20xx 9 成大先主編.機械設(shè)計手冊(第二、三、五卷).北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 20xx 10 楊書華,霍孟友主編.微機原理及軟硬件接口技術(shù).北京:機械工業(yè)出版社,20xx 11 鄧星鐘主編 . 機電傳動控制(第三版) . 華中科技大學(xué)出版社, 20xx 第 31 頁 12 王旭、王積森主編 .機械設(shè)計課程設(shè)計 .北京:機械工業(yè)出版社, 20xx 13 廖念釗、莫雨松、李碩根、楊興駿編 .互換性與測量技術(shù) .北京:中國計量出版社, 20xx 14 劉延俊主編 . 液壓與氣壓傳動 . 北京:機械工業(yè)出版社, 20xx 15 侯珍秀主編 . 機械系統(tǒng)設(shè)計 . 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 20xx
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