基于單片機(jī)控制的工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1機(jī)械手的概述</b></p><p>　　1.1.1機(jī)械手的簡介</p><p>　　機(jī)械手是模仿著人手的部分動作，按照給定程序、軌跡和要求能實(shí)現(xiàn)自動抓取、搬運(yùn)的自動機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手叫做“工業(yè)機(jī)械手”。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)用

2、機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率，可以減輕勞動強(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、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境下，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。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、鑄、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　國內(nèi)外對機(jī)器人及機(jī)械手所作的定義不盡相同

3、。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對機(jī)器人的定義:機(jī)器人是一種能自動定位、可控的可編程的多功能操作機(jī)。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)。</p><p>　　美國國家標(biāo)準(zhǔn)(NBS)對機(jī)器人的定義:“一種可編程，并在自動化控制下執(zhí)行某種特定操作和移動作業(yè)任務(wù)的機(jī)械裝置。”日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會對工業(yè)機(jī)器人的定義:“一種裝備有記憶裝置和最終執(zhí)行裝置，能夠完成各種移動來代替人類勞動的

4、通用機(jī)器。”它又分為以下兩種情況來定義:(1)工業(yè)機(jī)器人:“一種能執(zhí)行與人的上肢類似動作的多功能機(jī)器?！?2)智能機(jī)器人:“一種具有感覺和識別能力，并能夠控制自身行為的機(jī)器?！?lt;/p><p>　　機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動－傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)這三部分組成，如下圖所示。</p><p>　　1.1.2機(jī)械手的類型</p><p>　　機(jī)械手一般分為三類。第一類是不需要人

5、工操作的通用機(jī)械手，它是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定工作。它的特點(diǎn)是除具備普通機(jī)械的物理性能外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。第二類是需要人工操作的，稱為操作機(jī)。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機(jī)來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電信號操作機(jī)械手來進(jìn)行探測月球、火星等。第三類是專用機(jī)械手，主要附屬于自動機(jī)床或自動線上，用于解決機(jī)床上下料和工件傳送。這種機(jī)械手在國外稱為“Mech

6、anical Hand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動，除少數(shù)外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。</p><p>　　第二章 機(jī)械手總體方案的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　機(jī)械手是一個(gè)水平、垂直運(yùn)動的機(jī)械設(shè)備，用來將工件由左工作臺搬到右工作臺。有上升、下降運(yùn)動，左移、右移運(yùn)動和夾緊、放松動作和位置控制。簡易機(jī)械手在各類全

7、自動和半自動生產(chǎn)線上應(yīng)用得十分廣泛，主要用于零部件或成品在固定位置之間的移動，替代人工作業(yè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化。本設(shè)計(jì)中的機(jī)械手采用上下升降加平面轉(zhuǎn)動式結(jié)構(gòu)，機(jī)械手的動作由氣動缸驅(qū)動，氣動缸由相應(yīng)的電磁閥來控制，電磁閥由單片機(jī)控制驅(qū)動執(zhí)行元件完成，能十分方便的嵌入到各類工業(yè)生產(chǎn)線中。圖2-1為機(jī)械手簡圖,其中SQ1-上限開關(guān)，SQ2-左限，SQ3-下限開關(guān)，SQ4-光電開關(guān)，SQ5-夾緊，SQ6-右限。</p><p&g

8、t;　　圖2-1 機(jī)械手簡圖</p><p>　　這個(gè)機(jī)械手具有二個(gè)直線運(yùn)動和一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動自由度用于將源工作臺上的物品搬到其左側(cè)或右側(cè)目的工作臺上。機(jī)械手的直線動作由氣缸驅(qū)動，氣缸由電磁閥控制，整個(gè)機(jī)械手在工作中能實(shí)現(xiàn)上升/下降、左傳/右轉(zhuǎn)、夾緊/放松功能，是目前較為簡單的、應(yīng)用比較廣泛的一種機(jī)械手。其升降運(yùn)動通過升降氣缸、垂直導(dǎo)柱、滑動導(dǎo)柱、垂直導(dǎo)軌及升降位置微動開關(guān)相互配合完成，升降工作行程為0～100mm、

9、轉(zhuǎn)動是通過旋轉(zhuǎn)氣缸實(shí)現(xiàn)、轉(zhuǎn)動工作行程為0～90°；手爪是通過氣缸、彈簧的作用來夾持物品，夾持力是靠調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)壓縮調(diào)整。 </p><p>　　機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)由感知部分、控制部分、主機(jī)部分和執(zhí)行部分四個(gè)方面組成。采集感知信號及控制信號均由氣動缸驅(qū)動。主機(jī)部分采用了標(biāo)準(zhǔn)型材輔以模塊化的裝配形式，使得氣動機(jī)械手能拓展成系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。</p><p>　　圖2-1中工件所處位

10、置為原點(diǎn)位置，根據(jù)要求：機(jī)械手初始位置在原點(diǎn)位置，每次循環(huán)動作都從原點(diǎn)位置開始，完成上升、下降運(yùn)動，左移、右移運(yùn)動和夾緊、放松動作和位置控制，并能實(shí)現(xiàn)手動操作和自動操作方式。當(dāng)機(jī)械手在原點(diǎn)位置下啟動按鈕，系統(tǒng)啟動，左傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)光電開關(guān)檢測到物品后，左傳送帶停止運(yùn)行。根據(jù)分析可得出機(jī)械手的工作流程圖，如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 機(jī)械手工作流程圖</p><p>　　根

11、據(jù)以上分析，機(jī)械構(gòu)造方案基本固定。整個(gè)機(jī)械手一共用到三個(gè)氣缸，單片機(jī)需要控制每個(gè)氣缸的動作：橫梁長氣缸的內(nèi)外調(diào)，執(zhí)行氣爪的夾持與放松、豎導(dǎo)桿氣缸的升降、各氣缸的定位控制和旋轉(zhuǎn)軸的定位控制，另外兩個(gè)是工件計(jì)數(shù)和故障報(bào)警。</p><p>　　2.2機(jī)械手的控制要求</p><p>　　機(jī)械手的操作方式分為手動操作和自動操作，自動操作又分為單周期操作和連續(xù)操作方式。手動操作是指用按鈕對機(jī)械手的

12、每一步運(yùn)動單獨(dú)進(jìn)行控制；單周期操作指機(jī)械手從原點(diǎn)開始，按啟動按鈕，機(jī)械手自動完成1個(gè)周期的動作后停止；連續(xù)操作指機(jī)械手從原點(diǎn)開始，按啟動按鈕，機(jī)械手的動作將自動地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。在工作中若按停止按鈕，機(jī)械手將繼續(xù)完成1個(gè)周期的動作后，回到原點(diǎn)自動停止。</p><p>　　（1）機(jī)械手的自動運(yùn)行：</p><p>　?、?下降：當(dāng)機(jī)械手檢測到傳送帶A上有工件時(shí)，有原點(diǎn)位置開始下降，

13、下降到位時(shí)，碰到下極限開關(guān)，機(jī)械手停止下降，同時(shí)接通加緊電磁閥線圈。</p><p>　?、?加緊工件：當(dāng)機(jī)械手加緊到位時(shí)，壓力繼電器動合觸電閉合，接通上升電磁閥線圈。</p><p>　?、?上升：當(dāng)機(jī)械手夾緊到位時(shí)，機(jī)械手開始上升，上升到位時(shí)，碰到上極限開關(guān)，機(jī)械手停止上升，同時(shí)接通右移電磁閥線圈。</p><p>　?、?右移：當(dāng)機(jī)械手上升到位時(shí)，機(jī)械手開始右

14、移，右移到位時(shí)，碰到有極限開關(guān)，機(jī)械手停止右移，同時(shí)接通下降電磁閥線圈。</p><p>　　⑤ 下降：當(dāng)機(jī)械手右移到位時(shí)，機(jī)械手重新開始下降，下降到位時(shí)，碰到下極限開關(guān)，機(jī)械手停止下降，同時(shí)釋放加緊電磁閥線圈。</p><p>　?、?放松工件：放松動作為時(shí)間控制，設(shè)為2秒。</p><p>　?、?上升：工件放松后，機(jī)械手開始上升，上升到位時(shí)，碰到上極限開關(guān)，機(jī)

15、械手停止上升，同時(shí)接通左移電磁閥線圈。</p><p>　　⑧ 左移：機(jī)械手上升到位后，開始左移，左移到位時(shí)，碰到左極限開關(guān)，機(jī)械手停止左移。</p><p>　　⑨ 回到原位：機(jī)械手左移到位后，回到原點(diǎn)位置，再次自動啟動傳送帶A，當(dāng)光電開關(guān)檢測到工件后，又開始新的工作循環(huán)周期。</p><p><b>　　機(jī)械手的手動運(yùn)行</b></p

16、><p>　?。?）手動運(yùn)行是指機(jī)械手的上升、下降、左移、右移及夾緊操作通過對應(yīng)的手動操作按鈕控制，與操作順序無關(guān)。</p><p>　　單片機(jī)模塊選擇：電源模塊，CPU模塊，輸入模塊，輸出模塊。其中輸入和輸出模塊都選用數(shù)字量的類型，輸入量較多，選擇32路模塊，輸出量較少選擇16路的模塊。</p><p>　　2.3 機(jī)械手的控制方案設(shè)計(jì)</p><

17、p>　　考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)使用點(diǎn)位控制，因此我們采用可單片機(jī)對機(jī)械手進(jìn)行控制。當(dāng)機(jī)械手的動作流程改變時(shí)，只需改變單片機(jī)程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷。</p><p>　　2.4 機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)</p><p>　　為了使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)，把機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成可更換結(jié)構(gòu)，當(dāng)工件是棒料時(shí)，使用夾持式手部;當(dāng)工件是板料時(shí)，使用氣流負(fù)壓式吸盤。本文設(shè)計(jì)的是抓握直徑為ø

18、5~ ø20的零件。按照抓取工件的要求，本機(jī)械手的手臂有三個(gè)自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動是通過立柱來實(shí)現(xiàn)的，立柱的橫向移動即為手臂的橫移。手臂的各種運(yùn)動由氣缸來實(shí)現(xiàn)。手臂的伸縮、升降運(yùn)動由伸縮氣缸來實(shí)現(xiàn)，回轉(zhuǎn)由回轉(zhuǎn)氣缸實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　第三章 機(jī)械手硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)任務(wù)要求，機(jī)械手系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)可主要分為三個(gè)模塊：單

19、片機(jī)主控模塊、矩陣按鍵模塊、串口通訊模塊。圖3-1為硬件電路設(shè)計(jì)方框圖。圖3-2 單片機(jī)整體模塊設(shè)計(jì)原理圖。</p><p>　　圖3-1硬件電路設(shè)計(jì)方框圖</p><p>　　圖3-2 單片機(jī)整體模塊設(shè)計(jì)原理圖</p><p><b>　　3.1 單片機(jī)模塊</b></p><p>　　3.1.1 單片機(jī)方案選擇<

20、;/p><p>　　單片機(jī)體積小巧，內(nèi)部包括中央處理器，數(shù)據(jù)存儲器，程序存儲器及輸入輸出設(shè)備。對于需要靈活機(jī)動，精度要求不高，有可擴(kuò)展性及程序可擦寫和簡單成熟的編程平臺等要求，單片機(jī)不失為最合適的選擇。現(xiàn)有兩種單片機(jī)AT89S51和AVR可供選擇。 </p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　采用常見的 89S51作為米粉

21、機(jī)點(diǎn)餐系統(tǒng)的控制核心。傳統(tǒng)的51 單片機(jī)具有價(jià)格低廉，輸入輸出接口多，使用簡單等特點(diǎn)，容易開發(fā)。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　采用AVR單片機(jī)，AVR單片機(jī)在一個(gè)芯片內(nèi)將增強(qiáng)性能的RISC 8位CPU與可下載的FLASH相結(jié)合使其成為適合于許多要求。具有高度靈活性的嵌入式高效微控制器。</p><p>　　

22、從機(jī)械手的功能實(shí)現(xiàn)來說，單片機(jī)主要能夠多路模擬輸出精確的PWM功能上，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)串口通訊，S51單片機(jī)與AVR單片機(jī)相比，AVR單片機(jī)擁有內(nèi)置多路的PWM輸出而且AVR單片機(jī)具有更好的穩(wěn)定性和程序處理效率，實(shí)現(xiàn)起來也比較方便，因此采用方案二的AVR單片機(jī)。</p><p>　　3.1.2單片機(jī)主控電路設(shè)計(jì)</p><p>　　ATmega64是基于增強(qiáng)的AVR RISC機(jī)構(gòu)的低功耗8位CM

23、OS微控制器。由于其先進(jìn)的指令執(zhí)行時(shí)間，ATmega64的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1MIPS/MHz,從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。</p><p>　　主控電路的設(shè)計(jì)是以ATmega64單片機(jī)和RS232通信模塊為核心，外接矩陣按鍵模塊和電源等硬件電路。ATmega64單片機(jī)工作在8MHZ的頻率下，采用+5V的直流電源供電。圖3-3為單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖。</p><p>　　圖3-

24、3 ATmega64處理器</p><p>　　在單片機(jī)系統(tǒng)模塊中，還包括有外部晶振電路、復(fù)位電路。</p><p>　　3.1.3AVR晶振電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　與傳統(tǒng)的51單片機(jī)相比，AVR單片機(jī)內(nèi)置RC振蕩電路。出廠時(shí)，未進(jìn)行時(shí)鐘源設(shè)置的AVR，其時(shí)鐘源使用的是內(nèi)部RC振蕩，一般情況使用的是1M頻率。</p><p>　　通過

25、對熔絲位的設(shè)置，可以設(shè)置MCU的內(nèi)部RC振蕩頻率。例如：4M、8M等。</p><p>　　不過，內(nèi)置RC振蕩，在一致性方面存在差異，它因生產(chǎn)的批次有所差異，亦與溫度等因素有較大的相關(guān)性。所以，在一些對時(shí)鐘要求較高的場合，如：精確定時(shí)，RS232通信等，這些場合，建議使用外部的晶振線路。圖3-4為外部晶振電路：</p><p><b>　　圖3-4晶振電路</b>&l

26、t;/p><p>　　3.1.4AVR復(fù)位電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　AVR單片機(jī)內(nèi)置復(fù)位電路，并且在熔絲位里，可以控制復(fù)位時(shí)間，所以，AVR單片機(jī)可以不設(shè)外部上電復(fù)位電路，依然可以正常復(fù)位，穩(wěn)定工作。 </p><p>　　若是系統(tǒng)需要設(shè)置按鍵復(fù)位電路，那么注意，AVR單片機(jī)是低電平復(fù)位，圖3-5為設(shè)計(jì)的按鍵復(fù)位電路： </p><p>　

27、　圖3-5復(fù)位電路 </p><p>　　3.2 矩陣按鍵模塊</p><p>　　單片機(jī)通過動態(tài)掃描識別矩陣按鍵，可大大減少單片機(jī)IO口的使用。使用按鍵時(shí)注意由於這種按鍵是機(jī)械式的開關(guān)，當(dāng)按鍵被按下時(shí)，鍵會震動一小段時(shí)間才穩(wěn)定，為了避免讓8051誤判為多次輸入同一按鍵，我們必須在偵測到有

28、按鍵被按下，就延遲一小段時(shí)間，使鍵盤跳過抖動狀態(tài)以達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，再去判讀所按下的鍵，就可以讓鍵盤的輸入穩(wěn)定。圖3-6為矩陣按鍵電路圖：</p><p><b>　　圖3-6矩陣按鍵</b></p><p><b>　　圖3-7矩陣鍵盤</b></p><p><b>　　3.3串口通信模塊</b><

29、;/p><p>　　RS-232C是由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）正式公布的，在異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線。它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號功能及傳送過程?，F(xiàn)在，計(jì)算機(jī)上的串行通信端口（RS-232）是標(biāo)準(zhǔn)配置端口，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。圖3-7為串口通信模塊，</p><p>　　圖3-8 RS232串口通信</p><p>　　第四章 單片機(jī)總程序設(shè)計(jì)<

30、/p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)的的要求，進(jìn)行AVR單片機(jī)C語言編程，編程思路方框圖如圖4-1。</p><p>　　圖4-1單片機(jī)程序框圖</p><p><b>　　第五章 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　在硬件和軟件都完成后，需要對硬件和軟件分別調(diào)試。只有當(dāng)硬件中的各個(gè)模塊工作測試穩(wěn)定好后，才能進(jìn)行系統(tǒng)總體調(diào)試。這里將

31、調(diào)試的過程及在調(diào)試的過程中所遇到的問題提出來進(jìn)行討論，以便能夠進(jìn)一步的掌握設(shè)計(jì)工作的要領(lǐng)，積累經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　經(jīng)過一個(gè)多星期的調(diào)試，作品正式完成，它能夠穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)畢設(shè)要求功能。</p><p><b>　　作品參數(shù)：</b></p><p><b>　　臂長為40cm；</b></p><p

32、>　　機(jī)體質(zhì)量：1.5Kg；</p><p>　　額定工作電壓：5V；</p><p>　　最大抓起質(zhì)量：300g</p><p><b>　　第六章 總結(jié)</b></p><p>　　機(jī)械手控制系統(tǒng)經(jīng)過一段時(shí)間的制作，在要求的時(shí)間內(nèi)把整個(gè)大系統(tǒng)制作完成，它能夠按照任務(wù)書中的要求穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中

33、，無論是對于系統(tǒng)的機(jī)械部分還是電路部分，都通過了各種方案優(yōu)缺點(diǎn)比較從而確定最終采用方案，整個(gè)設(shè)計(jì)思路清晰。在機(jī)械方面：主要由有機(jī)玻璃制作系統(tǒng)框架，用螺釘及熱熔膠固定，盡量用簡單易實(shí)現(xiàn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，來完成設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　樣機(jī)調(diào)試中出現(xiàn)了很多問題，例如定時(shí)中斷的時(shí)間過短，兩PWM信號發(fā)送的延遲時(shí)間過長，機(jī)械臂軸心不在一條線上等問題。但根據(jù)翻閱書籍和上網(wǎng)收索及設(shè)計(jì)理論分析，反復(fù)檢查程序，才發(fā)串口無法通信，

34、現(xiàn)一些存在的問題使得系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。</p><p>　　通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對以前所學(xué)的理論知識有了更進(jìn)一步的了解，同時(shí)能更加合理的查閱及利用資料，為達(dá)到課題要求而對在大學(xué)期間所學(xué)習(xí)的課程進(jìn)行了全面、綜合的鞏固和加深。</p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不同與以往任何一次課程設(shè)計(jì)，它耗時(shí)更長，獨(dú)立性更高，要求更加嚴(yán)格細(xì)致。它不僅要求我們能充分利用在校期間所學(xué)的課程的專業(yè)知識，同時(shí)也要求我

35、們有良好的理解力、掌握力和實(shí)際運(yùn)用的靈活度。在設(shè)計(jì)過程中給我印象最深的是作為一名設(shè)計(jì)人員，面對一項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，不僅要能夠熟練的運(yùn)用相關(guān)專業(yè)知識，同時(shí)還要考慮到在實(shí)際應(yīng)用中所面對的場地、環(huán)境、資金和實(shí)際加工等一系列問題。</p><p>　　通過這次畢設(shè)，大大提高了自己獨(dú)立查閱科技資料的能力、動手能力以及分析問題能力，并體會到科技制作的樂趣。</p><p><b>　　謝 辭&

36、lt;/b></p><p>　　在山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院已學(xué)習(xí)三年，回首既往，自己一生最寶貴的時(shí)光能于這樣的校園之中，能在眾多學(xué)富五車、才華橫溢的老師們的熏陶下度過，實(shí)是榮幸之極。</p><p>　　感謝山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院對我的培養(yǎng)，是學(xué)校的培養(yǎng)讓我學(xué)到了專業(yè)的科學(xué)文化知識，同時(shí)也提升了我的多方面的能力，塑造了我的人格，使我在未來的人生道路上能夠更加信心百倍的

37、走下去。百年鄭安，春風(fēng)化雨，教我育我，永不能忘。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是在孫凱老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。在此衷心感謝孫凱老師對我在學(xué)習(xí)上的指導(dǎo)和幫助。孫凱老師淵博的知識、敏銳的洞察力、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)和治學(xué)精神都給我留下了深刻的印象，值此設(shè)計(jì)完成之際，謹(jǐn)向恩師致以衷心的感謝和崇高的敬意。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，遇到問題時(shí)，指導(dǎo)老師有問必答，給我們耐心講解，悉心指

38、導(dǎo)，同時(shí)也和我們一起討論，解決了很多實(shí)際問題。設(shè)計(jì)期間，劉飛同學(xué)、李杰同學(xué)在學(xué)習(xí)上給了本人很多幫助，在此一并感謝。</p><p>　　通過此次的論文，我學(xué)到了很多知識，跨越了傳統(tǒng)方式下的教與學(xué)的體制束縛，在論文的寫作過程中，通過查資料和搜集有關(guān)的文獻(xiàn)，培養(yǎng)了自學(xué)能力和動手能力。并且由原先的被動的接受知識轉(zhuǎn)換為主動的尋求知識，這可以說是學(xué)習(xí)方法上的一個(gè)很大的突破。在以往的傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式下，我們可能會記住很多的書本

39、知識，但是通過畢業(yè)論文，我們學(xué)會了如何將學(xué)到的知識轉(zhuǎn)化為自己的東西，學(xué)會了怎么更好的處理知識和實(shí)踐相結(jié)合的問題。</p><p>　　在此，祝老師們，以及所有關(guān)心我的人和我所關(guān)心的人身體健康，工作順利，心情愉快，幸福平安！</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　PCB圖和原理圖</b><

40、;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　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，2007。</p><p>　　2．吳振順，氣動傳動與控制，哈爾濱：:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1995。</p><p>　　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

41、，2009。</p><p>　　4. 蔣新松. 機(jī)器人與工業(yè)自動化[M] . 石家莊: 河北教育出版社,2003.</p><p>　　5. 王耀南. 機(jī)器人智能控制工程[M] . 北京:科學(xué)出版社,2004.</p><p>　　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,2005.</p><p>　　

42、7. 雨宮好文. 傳感器入門[M] . 北京:科學(xué)出版社,2000.</p><p><b>　　摘 要</b></p><p><b>　　【摘要】</b></p><p>　　工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手也是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。他的特點(diǎn)是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造

43、和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。</p><p>　　機(jī)械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動條件，顯著的提高了勞動生產(chǎn)率，加

44、快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。因而，受到很多國家的重視，投入大量的人力物力來研究和應(yīng)用。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用的更為廣泛。在我國近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)的。 </p><p>　　機(jī)械手是一種能自動控制并可從新編程以變動的多功能機(jī)器，他有多個(gè)自由度，可以搬運(yùn)物體以完成在不同環(huán)境中的工作。</p><p>　　機(jī)械

45、手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)。 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Manipulator hand

46、and arm can imitate the certain movements function, according to fixed program to grab, transporting or operating tool for automatic operation of the device. It can replace the hard labor in order to realize people the m

47、echanization of manufacturing and automation, can in harmful environment operation to protect the personal safety and so widely used. </p><p>　　The type of manipulator, according to drive mode can be divided

48、 into hydraulic, pneumatic, electric and mechanical manipulator; According to applicable range can be divided into robots for and general manipulator two; According to the trajectory control mode can be divided into posi

49、tion control and continuous track control robots. </p><p>　　The design of the manipulator and add plane rotation type and structure, the action of the manipulator by pneumatic cylinder driving, pneumatic cyl

50、inder of the corresponding electromagnetic valve to control, electromagnetic valve controlled by MCU. Drive the implementation of the component finish, can very convenient embedded in all kinds of industrial production l

51、ine. Manipulator used MCU control, and has high reliability, change program flexible, and other advantages, whether for time control </p><p>　　Keywords: manipulator electromagnetic valve MCU </p>&l

52、t;p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 緒論···························

53、;····································

54、83;1</p><p>　　1.1機(jī)械手的概述······························

55、3;·······························1</p><p>　　第二章 機(jī)械手總

56、體方案的設(shè)計(jì)···································

57、3;··········3</p><p>　　2.1機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)····················

58、83;····································&

59、#183;3</p><p>　　2.2機(jī)械手的控制要求······························

60、····························4</p><p>　　2.3機(jī)械手的控制方案設(shè)計(jì)··

61、83;····································&

62、#183;··············5</p><p>　　2.4機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)················

63、····································

64、3;·····5</p><p>　　第三章 機(jī)械手硬件電路設(shè)計(jì)·························&

65、#183;······················6</p><p>　　3.1單片機(jī)模塊········

66、83;····································&

67、#183;·················6</p><p>　　3.2矩陣按鍵模塊·············&

68、#183;····································

69、;············9</p><p>　　3.3串口通信模塊···················

70、····································

71、3;·····10</p><p>　　第四章 單片機(jī)總程序設(shè)計(jì)·························&

72、#183;························11</p><p>　　第五章 系統(tǒng)調(diào)試······&#

73、183;····································

74、················11</p><p>　　第六章 總結(jié)···············

75、83;····································&

76、#183;··········12</p><p>　　謝辭·····················&#

77、183;····································

78、·············13</p><p>　　附錄···················&

79、#183;····································

80、;···············14</p><p>　　參考文獻(xiàn)················

81、3;····································&#