【導(dǎo)讀】本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)。三自由度機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制。專業(yè)班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化08-2. 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)。三自由度機(jī)械手能夠在三維空間中完成升降、平移等基本指令，而二自由度機(jī)械。手僅能在一個(gè)平面內(nèi)動(dòng)作，所以把三自由度機(jī)械手作為學(xué)校機(jī)器人類課程的教學(xué)中能。我?，F(xiàn)在沒有成型的、可以直接應(yīng)用的機(jī)器人方面的教學(xué)設(shè)備，只有。一些慧魚機(jī)器人組件和未來伙伴機(jī)器人組件。本設(shè)計(jì)目的是在慧魚組件的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出下位機(jī)控制系統(tǒng)，起到開發(fā)、拓展慧魚。這樣，在以后的機(jī)器人實(shí)踐教學(xué)和學(xué)生的創(chuàng)新等活動(dòng)中，可以應(yīng)。示教再現(xiàn)等功能，并具有開放性，使學(xué)生可以自己根據(jù)任務(wù)編輯、修改程序，實(shí)現(xiàn)不

　　

【正文】 N2相連 混合信號(hào) P12與電機(jī)驅(qū)動(dòng) IN3相連 混合信號(hào) P13與電機(jī)驅(qū)動(dòng) IN4相連 混合信號(hào) P12與電機(jī)驅(qū)動(dòng) IN5相連 混合信號(hào) P12與電機(jī)驅(qū)動(dòng) IN6相連 混合信號(hào) P30與電機(jī)驅(qū)動(dòng) IN7相連 混合信號(hào) P31與電機(jī)驅(qū)動(dòng) IN8相連 本章小結(jié) 本章論述的是單片機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，根據(jù)被控制對(duì)象對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，選擇合適的單片機(jī)類型，并分配 I/O點(diǎn)。根據(jù)控制要求， 三自由度機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制下位機(jī) 系統(tǒng)共需 I/ O 點(diǎn) 24個(gè)，其中 17個(gè)輸入，8個(gè)輸出。 三自由度機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制下位機(jī)系統(tǒng) 的控制為開關(guān)量控制。本系統(tǒng)選擇 80C52單片機(jī)。 黑龍江工程 學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 第 5章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 根據(jù) 操作方式及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的不同 ，分析各個(gè)設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序，可畫出程序流程圖 。 流程圖 通過 if、 else if、 goto 語句，實(shí)現(xiàn)程序循環(huán)掃描，程序選擇功能。當(dāng)單片機(jī)上電后，程序進(jìn)入主程序，然后進(jìn)入程序選擇階段，首先檢測(cè)是否要執(zhí)行限位操作程序，其次檢測(cè)是否進(jìn)行控制目的點(diǎn)坐標(biāo)程序， 最后檢測(cè)是否進(jìn)行手動(dòng)操作程序，如果所有程序都沒有選擇，主程序?qū)⒒氐介_始階段，從新進(jìn)行檢測(cè)，直到選擇某一種操作程序，如圖 。 （程序清單見附錄） 當(dāng)主程序檢測(cè)到 dingwei=0 時(shí) 程序進(jìn)入限位操作程序，首先執(zhí)行復(fù)位操作，復(fù)位執(zhí)行后機(jī)械手釋放，程序停留在檢測(cè)是否有物體階段，當(dāng)有物體時(shí)，程序繼續(xù)執(zhí)行，先 X 軸旋轉(zhuǎn)，然后 Y 軸移動(dòng)，最后 Z 軸升降。機(jī)械手抓取物體，如圖 。 （程序清單見附錄） 操作程序選擇 主程序 限位操作程序 控制目的點(diǎn)程序 手動(dòng)操作程序 否 否 否 圖 主程序流程圖 黑龍江工程 學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 當(dāng)主程序檢測(cè)到 dingdian=0 時(shí)，程序進(jìn)入控制目的點(diǎn)程序，首先執(zhí)行復(fù)位操作，程序停留在檢測(cè)階段，當(dāng)檢測(cè)到有物體時(shí)，程序繼續(xù)執(zhí)行。其次機(jī)械手移動(dòng)到物體所在，機(jī)械手抓取物體。最后機(jī)械手移動(dòng)到目的位置并且機(jī)械手釋放，如圖 。 （程序清單見附錄） 當(dāng)主程序檢測(cè)到 shoudong=0 時(shí)，程序進(jìn)入手動(dòng)操作階段，首先 Z 軸升降，當(dāng)移動(dòng)到指定位置后手動(dòng)按下確定后，執(zhí)行 Y 軸移動(dòng)，移動(dòng)到指定位置后手動(dòng)按下確定后， 執(zhí)行 X 軸旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)到指定位置后手動(dòng)按下確定后，機(jī)械手抓取物體。然后程序繼續(xù)執(zhí)行，將物體按照以上操作移動(dòng)到指定位 置后機(jī)械手釋放，如圖 （ 程序清單見附錄 ） 限位操作程序 X、 Y、 Z 復(fù)位操作程序 機(jī)械手釋放 檢測(cè)是否有物體 X 軸 旋轉(zhuǎn) Y軸 移動(dòng) Z 軸 升降 機(jī)械 手抓取物體 是 否 圖 限位程序流程圖 黑龍江工程 學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 控制目的點(diǎn)程序 X、 Y、 Z 復(fù)位操作程序 檢測(cè)是否有物體 是 否 移動(dòng)到物體所在位置 X、 Y、 Z 三個(gè)方向分別檢測(cè)物體目的位置與所 在位置的相對(duì)位置，并移動(dòng)到目的位置 機(jī)械手抓取物體 機(jī)械手釋放 圖 控制目的點(diǎn)程序流程圖 黑龍江工程 學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 是 否 手動(dòng)操作程序 通過 +Z、 — Z 鍵控制 Z 軸移動(dòng)距離 通過 +Y、 —Y鍵控制 Y軸移動(dòng)距離 通過 +X、 — X 鍵控制 X 軸移動(dòng)距離 機(jī)械手抓取物體 通過 +X、 —X 鍵控制 X 軸移動(dòng)距離 通過 +Y、 —Y鍵控制 Y軸移動(dòng)距離 通過 +Z、 —Z 鍵控制 Z 軸移動(dòng)距離 機(jī)械手釋放物體 圖 手動(dòng)操作程序流程圖 流程圖 檢測(cè)是否有物體 黑龍江工程 學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 本章小結(jié) 通過對(duì) 51 單片機(jī)程序語言的學(xué)習(xí)，以及對(duì)典型控制程序的研究，結(jié)合系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案及了解元器件的性能，結(jié)合系統(tǒng)程序流程圖，編寫合理程序，以達(dá)到設(shè)計(jì)要就。 結(jié) 論 經(jīng)過將近 4 個(gè)月的時(shí)間，終于完成了 三自由度機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制下位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及制作，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。該設(shè)計(jì)將用在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，老師可以通過機(jī)械手運(yùn)動(dòng)為學(xué)生生動(dòng)講解單片機(jī)控制原理、機(jī)電一體化設(shè)備等課程，同時(shí)學(xué)生也可以通過該設(shè)計(jì)，實(shí)際模擬自己編寫的程序，方便老師講課，也有利于同學(xué)學(xué)習(xí)。 該設(shè)計(jì)主要分 以下 幾個(gè)部分： 元器件的選擇 通過查閱相關(guān)論文和期刊，確定設(shè)計(jì)方案后。選擇合理的元器件成為該設(shè)計(jì)能否成功的關(guān)鍵，通過研究典型電路及已經(jīng)成功的設(shè)計(jì)的電路，選出本設(shè)計(jì)各元器件，通過對(duì)元器件性能及控制規(guī)則的 了解，確定各個(gè)元器件參數(shù)，并畫出電路圖。利用電路圖焊接實(shí)物圖，在焊接過程中總是出現(xiàn)虛連現(xiàn)象，在老師的幫助下，發(fā)現(xiàn)主要問題在黑龍江工程 學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 選擇電烙鐵功率上，解決了電路虛連問題后，得到了穩(wěn)定的實(shí)物電路。 控制程序編寫 利用本專業(yè)學(xué)習(xí)的基本知識(shí)，再結(jié)合典型控制程序及參考文獻(xiàn)中的程序，利用 keil軟件編寫 C 語言控制程序。在程序編寫過程中，對(duì)從前學(xué)過的知識(shí)有了更深的了解，尤其對(duì) while 語句的用法有了新的了解。對(duì)單片機(jī) I/O 接口有了更全面的掌握，掌握了這些后經(jīng)過 3 個(gè)多星期努力，最終編寫出符合設(shè)計(jì)要就的控制程序。 3． 程序調(diào)試 調(diào)試過程中，首先是軟件調(diào)試，利用 keil 軟件自身功能，調(diào)試程序運(yùn)行性能，在調(diào)試過程中更深的理解了延時(shí)函數(shù)。其次是硬件調(diào)試，通過慧魚組件調(diào)試電機(jī)，在調(diào)試電機(jī)的過程中更深的理解了直流電機(jī)自鎖的好處。最后是綜合調(diào)試，通過綜合調(diào)試，得到了符合設(shè)計(jì)要就的實(shí)際物體。 參考文獻(xiàn) [1] 鄧星鐘 .機(jī)電傳動(dòng)控制 [M].武漢 :華中科技大學(xué)出版社 .2021. 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