畢業(yè)設(shè)計(jì)--機(jī)器人手臂的開(kāi)發(fā)與使用

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 機(jī)器人手臂的開(kāi)發(fā)與使用 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)以市場(chǎng)上某款6自由度機(jī)械手為對(duì)象，對(duì)其安裝連接、幾何結(jié)構(gòu)、電路控制、上位機(jī)軟件進(jìn)行了詳細(xì)介紹。并根據(jù)上位機(jī)指令控制機(jī)械

2、手原理，制定了手工編寫(xiě)指令的標(biāo)準(zhǔn)。最終在此標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了由自動(dòng)編程軟件輸出程序、仿真軟件檢驗(yàn)程序、機(jī)械手執(zhí)行程序的體系，從而達(dá)到機(jī)械手離線編程的目的。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞</b></p><p>　　機(jī)械手；安裝連接；幾何結(jié)構(gòu)；電路控制；自動(dòng)編程；仿真</p><p><b>　　Abstract</b

3、></p><p>　　The design bases on a section of 6-DOF manipulator in the market for the object, and conducts a more detailed introduction about Installation and connection，manipulator geometry, circuit theory

4、, host computer software. The design develops a standard about hand-written instructions, based on principles of host computer software.Ultimately based on this standard, the design achieves their goals of off-line progr

5、amming by the automatic programming software output instruction, emulation software tes</p><p><b>　　Key words</b></p><p>　　Manipulator； Installation and connections； Geometric struct

6、ure； The circuit structure； Host computer software； Automatic programming； Simulation</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要、關(guān)鍵詞I</b></p><p>　　Abstract、Key wor

7、dsII</p><p><b>　　目錄III</b></p><p><b>　　1. 引言1</b></p><p>　　2. 機(jī)械手簡(jiǎn)介1</p><p>　　2.1 機(jī)械手在國(guó)民生產(chǎn)生活中的意義1</p><p>　　2.2 實(shí)物機(jī)械手簡(jiǎn)介2</p

8、><p>　　3. 機(jī)械手連接指南3</p><p>　　3.1 接線連接3</p><p>　　3.2 軟件調(diào)試6</p><p>　　4. 機(jī)械手幾何部件7</p><p><b>　　4.1 爪8</b></p><p><b>　　4.2 臂9&l

9、t;/b></p><p><b>　　4.3 底座9</b></p><p>　　5. 機(jī)械手電控部件10</p><p>　　5.1電控實(shí)物解析圖：10</p><p>　　5.2 電路原理圖11</p><p>　　5.2.1 電源模塊12</p><p&

10、gt;　　5.2.2 JSP下載模塊13</p><p>　　5.2.3 串口模塊14</p><p>　　5.2.4 MCU模塊15</p><p>　　5.2.5 舵機(jī)信號(hào)輸出模塊17</p><p>　　6. 上位機(jī)軟件18</p><p>　　6.1 端口的連接和設(shè)置19</p>&l

11、t;p>　　6.2 通道的控制20</p><p>　　6.2.1 舵機(jī)控制20</p><p>　　6.2.2 上位機(jī)控制原理20</p><p>　　6.2.3 實(shí)際操作20</p><p>　　6.3 操作選項(xiàng)21</p><p>　　6.4 指令庫(kù)21</p><p>

12、　　6.5 速度調(diào)節(jié)和間隔時(shí)間調(diào)節(jié)21</p><p>　　6.6 手輸指令22</p><p>　　6.6.1 機(jī)械手上位機(jī)程序（指令）編寫(xiě)規(guī)則22</p><p>　　6.6.2 手輸指令欄的運(yùn)用22</p><p>　　7. 機(jī)械手手工編程的開(kāi)發(fā)和使用23</p><p>　　7.1 單步即時(shí)動(dòng)作23

13、</p><p>　　7.2 編程連續(xù)動(dòng)作24</p><p>　　7.2.1 確定機(jī)械手舵機(jī)與上位機(jī)數(shù)值關(guān)系24</p><p>　　7.2.2 測(cè)量機(jī)械手尺寸29</p><p>　　7.2.3 舉例驗(yàn)證30</p><p>　　7.2.4 時(shí)間、轉(zhuǎn)動(dòng)量、轉(zhuǎn)速關(guān)系33</p><p&g

14、t;　　7.2.5 機(jī)械手多軸聯(lián)動(dòng)優(yōu)化編程34</p><p>　　7.2.6 模塊化編程36</p><p>　　8. 三位一體離線編程平臺(tái)37</p><p>　　8.1 自動(dòng)編程軟件37</p><p>　　8.1.1軟件界面介紹38</p><p>　　8.1.2 軟件核心計(jì)算程序40</p&

15、gt;<p>　　8.2 仿真模塊41</p><p>　　8.3 機(jī)械手執(zhí)行44</p><p><b>　　謝辭45</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)46</b></p><p><b>　　1. 引言</b></p><

16、;p>　　本設(shè)計(jì)是在原有機(jī)械手臂配置的基礎(chǔ)上，為其更深一步的開(kāi)發(fā)與使用而進(jìn)行的作業(yè)，也是為滿足機(jī)械手臂使用者，機(jī)械手臂維護(hù)者的需要而進(jìn)行編制。本設(shè)計(jì)的內(nèi)容將涉及包括：機(jī)械結(jié)構(gòu)、電路控制、visual basic編程、三維仿真等內(nèi)容，最終達(dá)到不改變硬件、軟件條件下，通過(guò)制定規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，完成離線編程功能開(kāi)發(fā)的目的。</p><p><b>　　2. 機(jī)械手簡(jiǎn)介</b></p>

17、<p>　　機(jī)械手出現(xiàn)在20世紀(jì)中期，以其運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性及準(zhǔn)確性得到極大的發(fā)展，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平和科技水平的主要標(biāo)準(zhǔn)。通常機(jī)械手臂有機(jī)械系統(tǒng)，控制系統(tǒng)組成。其控制方式種類較多，早期以機(jī)械部件實(shí)現(xiàn)，近幾十年微機(jī)技術(shù)成為控制的主要形式[1]。</p><p>　　2.1 機(jī)械手在國(guó)民生產(chǎn)生活中的意義</p><p>　　工業(yè)生產(chǎn)：機(jī)械手的出現(xiàn)加快了機(jī)械工業(yè)進(jìn)入自動(dòng)化，省人

18、化，高效化的領(lǐng)域。</p><p>　　隨著工業(yè)發(fā)展的進(jìn)行，在國(guó)民生產(chǎn)勞動(dòng)密集性行業(yè)中，勞動(dòng)量與勞動(dòng)價(jià)值比例需要進(jìn)行改革。減少成本是現(xiàn)代企業(yè)增加競(jìng)爭(zhēng)力的有力手段，以日本為例，在第二次世界大戰(zhàn)后，日本勞動(dòng)力對(duì)于經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展出現(xiàn)嚴(yán)重不足的困難。為此，日本在1967年從美國(guó)引入機(jī)器人及其技術(shù)，并在其后短短十幾年的時(shí)間中機(jī)械人在各個(gè)領(lǐng)域中廣泛被使用。機(jī)械人的特性使生產(chǎn)成本大為降低，成功的令日本物美價(jià)廉的產(chǎn)品以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)進(jìn)

19、入美國(guó)市場(chǎng)，迫使美、英、法等國(guó)不得不采取措施，奮起直追[2]。</p><p>　　居民生活：逼真的人形機(jī)器人為居民生活提供幫助[3]。</p><p>　　隨著第一款人造假肢的問(wèn)世，機(jī)械肢便被賦予嶄新的意義。據(jù)調(diào)查目前，國(guó)際社會(huì)公認(rèn)的全球殘疾人比例約為全球總?cè)丝诘?0%，平均每十個(gè)人就有一個(gè)人是殘疾人，機(jī)械肢可以協(xié)助部分殘疾人恢復(fù)自理能力[4]。</p><p>

20、　　醫(yī)療器械的機(jī)器人化也在不斷的加深。手術(shù)簡(jiǎn)單化，創(chuàng)口小型化可以大大提高手術(shù)成功率與術(shù)后恢復(fù)能力。小型化的醫(yī)用機(jī)器人正不斷的被研發(fā)出來(lái)進(jìn)入醫(yī)院，協(xié)助進(jìn)行各種不同的醫(yī)療救助[5]。</p><p>　　2.2 實(shí)物機(jī)械手簡(jiǎn)介</p><p>　　本設(shè)計(jì)以市場(chǎng)上某款機(jī)械手為對(duì)象進(jìn)行幾何機(jī)構(gòu)分析，控制電路分析，并通過(guò)編程功能達(dá)到復(fù)雜動(dòng)作功能。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采

21、用設(shè)備：1、6自由度鋁合金機(jī)械手（實(shí)物如圖1所示）</p><p><b>　　2、32路控制系統(tǒng)</b></p><p>　　圖1　6自由度鋁合金機(jī)械手</p><p>　　此機(jī)械手是有六個(gè)伺服電機(jī)的機(jī)器手臂。人類的手臂，除了肩、肘、腕三個(gè)關(guān)節(jié)外，還有手指的關(guān)節(jié)，此機(jī)械手模擬仿真了除手指外其它關(guān)節(jié)。使用了6個(gè)舵機(jī)可以實(shí)現(xiàn)手的簡(jiǎn)單動(dòng)作，例如抓取

22、雞蛋。</p><p><b>　　產(chǎn)品配置：</b></p><p><b>　　1、機(jī)械手臂 1臺(tái)</b></p><p>　　2、機(jī)械手臂控制器 1臺(tái)</p><p><b>　　3、串口線 1條</b></p><p><b>　　4、

23、電池盒 1個(gè)</b></p><p><b>　　5、光盤 1張</b></p><p>　　3. 機(jī)械手連接指南</p><p>　　在機(jī)械手運(yùn)動(dòng)之前必須將機(jī)械手臂與控制器進(jìn)行正確連接，并將控制器進(jìn)行合適設(shè)置，最后通過(guò)上位機(jī)軟件輸出控制信號(hào)進(jìn)行控制。</p><p><b>　　3.1 接線連接&

24、lt;/b></p><p>　　1、在安裝前必須準(zhǔn)備好以下工具：</p><p>　　2、控制器接口介紹：</p><p><b>　　備注：</b></p><p><b>　　波特率設(shè)置</b></p><p>　　控制器出廠設(shè)置波特率默認(rèn)值為：115200（即兩

25、個(gè)針冒都插上）。此控制器，只能設(shè)置4種波特率，插上針冒表示“1”，沒(méi)插針帽表示“0”。四種波特率設(shè)置見(jiàn)下圖5種設(shè)置圖解：</p><p>　　3、連接伺服電機(jī)電源</p><p>　　因?yàn)樗欧姍C(jī)工作電流比較大，我們使用直流穩(wěn)壓電源給六個(gè)伺服電機(jī)供電。把準(zhǔn)備好的導(dǎo)線按照?qǐng)D中的接線孔和直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行連接。注意電源的正負(fù)極性。（備注：在電源接線過(guò)程中需要用到一字螺絲刀）</p>

26、<p><b>　　4、連接伺服電機(jī)</b></p><p>　　控制器一共有32路電機(jī)驅(qū)動(dòng)，我們使用第1-6路。控制器上有三排插針用來(lái)連接伺服電機(jī)。每個(gè)插針的用途在圖中已經(jīng)標(biāo)出。每路伺服電機(jī)接線有三路組成，分別為電源線（中間紅色）、地線（黑絲或棕色）信號(hào)線（白色或棕色）。按次序?qū)⒘匪欧姍C(jī)連接到控制器上。</p><p><b>　　5、連接

27、控制器電源</b></p><p>　　控制器上共有三路電源輸入口，中間為單片機(jī)電源輸入口，需將配件中的電池盒正確的連接到此電源輸入口上。</p><p>　　6、將控制器和電腦串口進(jìn)行連接</p><p>　　使用配件中的串口線，按照正確的接口方法，將控制器串口和電腦串口連接。</p><p><b>　　3.2 軟件

28、調(diào)試</b></p><p>　　1、打開(kāi)電腦上位軟件</p><p>　　在光盤“上位機(jī)軟件”文件夾中雙擊“6 servo robot arm controller.exe”文件，就在電腦中顯示上位機(jī)界面，如圖12所示</p><p>　　選中1-6通道的復(fù)選框，使數(shù)值條處于有效狀態(tài)</p><p>　　2、機(jī)械手實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的操作

29、流程</p><p>　　（1）、先將直流穩(wěn)壓電源旋鈕調(diào)到最小，打開(kāi)直流穩(wěn)壓電源開(kāi)關(guān)，由小到大，將電壓調(diào)到6V，電流調(diào)到2A或更大。</p><p>　?。?）、將準(zhǔn)備好的6節(jié)AA電池正確的裝入電池盒。（也可使用直流穩(wěn)壓器代替）</p><p>　?。?）、點(diǎn)擊上位機(jī)軟件左上角的“連接”按鈕。</p><p>　　（4）、點(diǎn)擊軟件中的“復(fù)位”

30、按鈕，然后再點(diǎn)擊左下角的“運(yùn)行”按鈕，機(jī)器手臂便可運(yùn)動(dòng)了。</p><p>　　3、上電前最后檢查：伺服電機(jī)電源接線、六路伺服電機(jī)接線、單片機(jī)電源接線。</p><p>　　注意：無(wú)法動(dòng)作現(xiàn)象處理</p><p>　?。?）、查看單片機(jī)電源是否有接反的情況</p><p>　　（2）、查看伺服電機(jī)接線方向是否正確</p><

31、;p>　?。?）、查看控制器板上波特率跳線是否正確</p><p>　?。?）、查看上位機(jī)軟件的COM口設(shè)置。COM1是通用端口，對(duì)多數(shù)臺(tái)式機(jī)來(lái)說(shuō)，選“COM1”口便會(huì)和電腦成功連接。如果COM1口不成功的話，可選用COM2口。</p><p>　　（5）、如果以上原因都被排除，機(jī)器手臂還是無(wú)法遠(yuǎn)動(dòng)，可檢查伺服電機(jī)電源電流，如電量不足，可適當(dāng)調(diào)整穩(wěn)壓電源輸出。</p>

32、<p>　　4. 機(jī)械手幾何部件</p><p>　　機(jī)械手幾何結(jié)構(gòu)組成：爪、臂、底座</p><p><b>　　4.1 爪</b></p><p>　　手部（亦稱抓取機(jī)構(gòu)）是用來(lái)直接握持工件的部件，按其工作原理課分為兩類：夾持類和吸附類。本設(shè)計(jì)機(jī)械手為平移型外夾式手部，其手部是由手指、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)裝置三部分組成[6]。</

33、p><p>　　平移型外夾式手部，夾持力計(jì)算[7]</p><p>　　*AB為直接夾取產(chǎn)品部分，故接觸點(diǎn)由實(shí)際裝夾時(shí)測(cè)量為準(zhǔn)。（5mm≤d≤35mm）</p><p>　　*通過(guò)查詢手部舵機(jī)參數(shù)，得舵機(jī)輸出力矩為1.8KG*cm</p><p>　　*由實(shí)際測(cè)量得α=75度，BC=19.8mm，c=31mm，b=0mm；故e=BCsinα=19

34、.13mm</p><p>　　由公式；得夾持力計(jì)算公式：</p><p><b>　　4.2 臂</b></p><p><b>　　4.3 底座</b></p><p>　　機(jī)械手底座是承受機(jī)械手主體及所夾物件重量、定位機(jī)械手臂的部件。通常情況下機(jī)械手底座分兩類：1.不可移動(dòng)型，機(jī)械手臂被固定在

35、底座上不可移動(dòng)，機(jī)動(dòng)性較低。2.可移動(dòng)型，機(jī)械臂被安裝在可移動(dòng)的底座上，機(jī)動(dòng)性較高[10]。</p><p>　　5. 機(jī)械手電控部件</p><p>　　電控部件為機(jī)械手?jǐn)?shù)據(jù)處理中心</p><p>　　5.1電控實(shí)物解析圖：</p><p>　　a. WIFI擴(kuò)展接口：Wi-Fi是一種可以將個(gè)人電腦、手持設(shè)備（如PDA、手機(jī)）等終端以無(wú)線

36、方式互相連接的技術(shù)。通過(guò)加載WIFI設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線控制，擺脫串口控制[11]。</p><p>　　b. 232串口：串口是計(jì)算機(jī)上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議。大多數(shù)計(jì)算機(jī)包含兩個(gè)基于RS232的串口。串口同時(shí)也是儀器儀表設(shè)備通用的通信協(xié)議；很多GPIB兼容的設(shè)備也帶有RS-232口。同時(shí)，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠(yuǎn)程采集設(shè)備的數(shù)據(jù)[12]。</p><p>　　c. 單片機(jī)：atme

37、ga168單片機(jī)是基于AVR增強(qiáng)型RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8為CMOS微控制器。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，atmega168的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1MIPS/MHz,從而可以緩解系統(tǒng)在功耗和處理器速度之間的矛盾[13]。</p><p>　　d. 串口波特率跳線：電子通信領(lǐng)域，波特率即調(diào)制速率，指的是信號(hào)被調(diào)制以后在單位時(shí)間內(nèi)的波特?cái)?shù)，即單位時(shí)間內(nèi)載波參數(shù)變化的次數(shù)。它是對(duì)信號(hào)傳輸速率的一種度量，通常以

38、“波特每秒”（Bps）為單位[14]。</p><p>　　e. 單片機(jī)ISP下載口：ISP口提供了在線編輯的可能，非ISP單片機(jī)在下載程序或燒寫(xiě)程序時(shí)，需要將單片機(jī)從電路板上取下，并通過(guò)專業(yè)燒入器將程序燒入單片機(jī)。ISP功能支持直接在線編程調(diào)試，免去裝取單片機(jī)[15]。</p><p>　　f. 控制板電源接口：控制板電源主要供電對(duì)象分兩類：一、提供單片機(jī)電源，單片機(jī)采用了穩(wěn)壓技術(shù)支持輸

39、入的電壓范圍6V~12V。二、提供舵機(jī)電源，機(jī)器手臂共采用了6組舵機(jī)，其輸入電壓在4.8V~6V之間。（低于最低電壓時(shí)容易出現(xiàn)機(jī)械手臂顫抖現(xiàn)象。）</p><p>　　g. 舵機(jī)接口：本機(jī)器手臂用到6組接口，每組接口分為：地線、電源線、信號(hào)線。</p><p><b>　　5.2 電路原理圖</b></p><p>　　此電路主功能由以下幾部分

40、構(gòu)成：</p><p><b>　　1、電源模塊；</b></p><p>　　2、JSP下載模塊；</p><p><b>　　3、串口模塊；</b></p><p><b>　　4、MCU模塊；</b></p><p>　　5、舵機(jī)信號(hào)輸出模塊<

41、;/p><p>　　各部分詳細(xì)功能如下：</p><p>　　5.2.1 電源模塊</p><p>　　此機(jī)械手電源分為兩類：1.單片機(jī)電源，2.舵機(jī)供電電源</p><p>　　1、單片機(jī)等控制元件電源（6V-12V）[17]：</p><p>　　電源模塊主要有元件：78M05，電容組成</p><

42、p>　　78M05主要功能：主要參與穩(wěn)壓電路，能提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。內(nèi)含過(guò)流、過(guò)熱和過(guò)載保護(hù)電路。帶散熱片時(shí)，輸出電流可達(dá)1A。</p><p>　　其功能框圖如圖22。</p><p><b>　　注：</b></p><p>　?。?）、輸出電壓為5V。輸入電壓，即使是紋波電壓的低值點(diǎn)，都必須高于所輸出電壓1V以上。&

43、lt;/p><p>　?。?）、當(dāng)穩(wěn)壓器遠(yuǎn)離電源濾波器時(shí)，要求用C3。</p><p>　?。?）、C5可改善穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)。</p><p>　　2、舵機(jī)供電電源（4.8V-6V）</p><p>　　此控制系統(tǒng)提供32路控制功能，分兩個(gè)電源供電1-16路、17-32路。</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)的微型舵機(jī)有三條控制線

44、，分別為：電源、地及控制。電源線與地線用于提供內(nèi)部的直流馬達(dá)及控制線路所需的能量，電壓通常介于4V-6V之間，該電源應(yīng)盡可能與處理系統(tǒng)的電源隔離（因?yàn)槎鏅C(jī)馬達(dá)會(huì)產(chǎn)生噪聲），甚至小舵機(jī)在重負(fù)荷時(shí)也會(huì)拉低放大器的電壓[18]。</p><p>　　5.2.2 JSP下載模塊</p><p>　　AVR單片機(jī)都帶有Flash存儲(chǔ)器，所用的AVR器件也都支持在線編程（ISP）。通過(guò)ISP可以修改M

45、CU的程序存儲(chǔ)器，EEPROM，熔絲，加密位等。</p><p>　　目前有ATMEL AVR ISP，支持的軟件有AVR Studio?？梢詫?duì)絕大多數(shù)AVR器件進(jìn)行在線編程。該機(jī)械手臂ISP下載線連線如圖23[19]：</p><p>　　JSP下載模塊接口連接[20]，如表1所示</p><p>　　注：使用燒錄器或并行高壓編程燒寫(xiě)芯片，可以將錯(cuò)誤的熔絲設(shè)置修改

46、成正常狀態(tài)。</p><p>　　5.2.3 串口模塊</p><p>　　此串口模塊包含兩個(gè)方面：1、串口接口，2、MAX232芯片</p><p>　　1、串口接口（RS-232），是目前世界上最常用的串行總線標(biāo)準(zhǔn)，是由美國(guó)EIA（電子工業(yè)協(xié)會(huì)）和BELL公司一起開(kāi)發(fā)的通信協(xié)議，它對(duì)信號(hào)線的功能、電氣特性、連接器等都有明確的規(guī)定。</p><

47、p>　　其各引腳的信號(hào)定義[21]，如表2所示</p><p>　　2、MAX232芯片</p><p>　　MAX232芯片引腳連接[23]，如表3所示</p><p>　　5.2.4 MCU模塊</p><p>　　Atmega168引腳說(shuō)明[24]</p><p>　　1、VCC：數(shù)字電路的電源</p

48、><p><b>　　2、END：地</b></p><p>　　3、端口B(PB7…0)XTAL1/XTAL2/TOSC1/TOSC2：端口B為8位雙向I/O口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路 拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)

49、鐘還未起振，端口B保持為高阻態(tài)。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘選擇位的設(shè)定，PB6可作為反向振蕩放大器與內(nèi)部時(shí)鐘操作電路的輸入 。</p><p>　　通過(guò)對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘選擇位的設(shè)定，PB7可作為反向振蕩放大器的輸出。</p><p>　　系統(tǒng)使用內(nèi)部RC振蕩器時(shí)，通過(guò)設(shè)置ASSR寄存器的 AS2位，可以將PB7..6作為異步定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的輸入口TOSC2..1使用。</p><p&g

50、t;　　4、端口C (PC5..0)：端口C為7位雙向I/O口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口C保持為高阻態(tài)。</p><p>　　5、PC6/RESET：RSTDISBL位被編程時(shí)，可將PC6作為一個(gè)I/O口使用。因此，PC6引腳與端口C其他引腳的電特性

51、是有區(qū)別的。RSTDISBL位未編程時(shí)，PC6將作為復(fù)位輸入引腳Reset，此時(shí)，即使系統(tǒng)時(shí)鐘沒(méi)有運(yùn)行，該引腳上出現(xiàn)的持續(xù)時(shí)間超過(guò)最小脈沖寬度的低電平將產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。</p><p>　　6、端口D (PD7..0)：端口D為8位雙向I/O口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)

52、時(shí)鐘還未起振，端口D呈現(xiàn)為三態(tài)。</p><p>　　7、AVCC：AVCC為A/D轉(zhuǎn)換器的電源。當(dāng)引腳 PC3..0與 PC7..6用于ADC時(shí)，AVCC應(yīng)通過(guò)一個(gè)低通濾波器與VCC 連接。不使用 ADC時(shí)該引腳應(yīng)直接與VCC 連接。PC6..4的電源則是由VCC 提供的。</p><p>　　8、AREF：AREF為ADC的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。</p><p>　

53、　9、ADC7..6：(TQFP與MLF封裝)TQFP與MLF封裝芯片的 ADC7..6引腳為兩個(gè)10位A/D轉(zhuǎn)換器的輸入口，它們的電壓由AVCC提供。</p><p>　　5.2.5 舵機(jī)信號(hào)輸出模塊</p><p>　　該模塊輸出舵機(jī)控制信號(hào)，主要功能部件為75HC595芯片。</p><p>　　74HC595是一款漏極開(kāi)路輸出的CMOS移位寄存器，輸出端口為

54、可控的三態(tài)輸出端，亦能串行輸出控制下一級(jí)級(jí)聯(lián)芯片。</p><p>　　引腳說(shuō)明[25]，如表4所示</p><p><b>　　6. 上位機(jī)軟件</b></p><p>　　上位機(jī)軟件是機(jī)械手控制的客戶界面，強(qiáng)大的功能提供了多種控制機(jī)械手的方式，可以根據(jù)實(shí)際情況選用其中一種或幾種方式相接合，從而達(dá)到難度要求較高的任務(wù)要求（詳見(jiàn)圖12）。<

55、;/p><p>　　界面介紹（分6個(gè)部分組成）：</p><p>　　A、端口的連接和設(shè)置。</p><p><b>　　B、通道的控制。</b></p><p><b>　　C、操作選項(xiàng)。</b></p><p><b>　　D、指令庫(kù)。</b></

56、p><p>　　E、速度調(diào)節(jié)和間隔時(shí)間調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　F、手輸指令。</b></p><p>　　6.1 端口的連接和設(shè)置</p><p>　　端口是電腦與機(jī)械手的連接通道，上位機(jī)的命令便是通過(guò)端口傳遞給機(jī)械手。如果端口出現(xiàn)異常將直接截?cái)鄼C(jī)械手的控制信號(hào)傳輸。故端口的選擇將直接影響機(jī)械手控制是否成功。&l

57、t;/p><p>　　軟件提供用戶自由選擇端口種類及連接或斷開(kāi)，也可對(duì)端口進(jìn)行屬性設(shè)置。</p><p>　　* 在單擊連接按鈕后，上位機(jī)軟件將自動(dòng)與機(jī)械手進(jìn)行連接，按鍵字樣由“連接”轉(zhuǎn)為“斷開(kāi)”，設(shè)置功能也將不可用。</p><p>　　* 單擊斷開(kāi)按鈕后，上位機(jī)軟件將自動(dòng)與機(jī)械手?jǐn)嚅_(kāi)連接，按鍵字樣由“斷開(kāi)”轉(zhuǎn)為“連接”，設(shè)置功能重新可用。</p>&l

58、t;p>　　端口設(shè)置內(nèi)容包括：端口選擇、比特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶效驗(yàn)、流控制。</p><p>　　* 主要設(shè)置：端口選擇、比特率。</p><p>　　* 比特率：要與機(jī)械手主電路控制板設(shè)置相對(duì)應(yīng)。</p><p><b>　　6.2 通道的控制</b></p><p>　　控制電路板共提供32路控制通道，可

59、同時(shí)滿足對(duì)32個(gè)執(zhí)行件進(jìn)行控制。（1-16路控制通道與17-32路控制通道的電源輸入接口相互獨(dú)立，可由用戶選擇接通。）</p><p>　　舵機(jī)工作原理:控制信號(hào)由接收機(jī)的通道進(jìn)入信號(hào)調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓。它內(nèi)部有一個(gè)基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期為20ms，寬度為1.5ms的基準(zhǔn)信號(hào)，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。最后，電壓差的正負(fù)輸出使電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片決定電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，通過(guò)級(jí)

60、聯(lián)減速齒輪帶動(dòng)電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差為0，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)[26]。</p><p>　　6.2.1 舵機(jī)控制</p><p>　　舵機(jī)的控制一般需要一個(gè)20ms左右的時(shí)基脈沖，該脈沖高電平部分一般對(duì)應(yīng)0.5ms~2.5ms范圍內(nèi)的角度控制脈沖部分。以180度角度伺服為例，那么對(duì)應(yīng)的控制關(guān)系是這樣的[26]：</p><p>　　0.5ms-------------0度

61、；</p><p>　　1.0ms------------45度；</p><p>　　1.5ms------------90度；</p><p>　　2.0ms-----------135度；</p><p>　　2.5ms-----------180度；</p><p>　　6.2.2 上位機(jī)控制原理</p&

62、gt;<p>　　根據(jù)舵機(jī)的控制原理，上位機(jī)采用滾動(dòng)條形式，通過(guò)拖動(dòng)滾動(dòng)條或直接輸入滾動(dòng)條數(shù)值，控制輸出脈沖長(zhǎng)度，從而達(dá)到控制角度的目的。（滾動(dòng)條對(duì)應(yīng)數(shù)值500-2500，代表脈沖時(shí)間0.5-2.5ms）</p><p>　　6.2.3 實(shí)際操作</p><p>　　上位機(jī)軟件默認(rèn)滾動(dòng)條數(shù)值1500是歸零的狀態(tài)。每條通道控制的上位機(jī)界面，從上到下為：數(shù)值輸入框、滾動(dòng)條、復(fù)選框

63、。當(dāng)選中復(fù)選框的時(shí)候，數(shù)值條為有效狀態(tài)，這里，如果說(shuō)機(jī)器手臂從上向下6個(gè)舵機(jī)按順序編號(hào)為1-6，插在控制板上的插頭倘若也是按這個(gè)順序接在主板上，此控制軟件界面上的1-6個(gè)編號(hào)也是一一對(duì)應(yīng)的。當(dāng)雙電源接通后，通訊沒(méi)有問(wèn)題的話，拖動(dòng)1-6的任一個(gè)數(shù)值滾動(dòng)個(gè)條，機(jī)器手臂就會(huì)動(dòng)起來(lái)。（每次點(diǎn)復(fù)位按鈕后，拖動(dòng)編號(hào)1伺服電機(jī)對(duì)應(yīng)的滾動(dòng)條，拖動(dòng)到1340-1950，以免讓編號(hào)1電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于負(fù)載狀態(tài)而減少電機(jī)壽命或損壞電機(jī)。）</p>

64、<p><b>　　6.3 操作選項(xiàng)</b></p><p>　　操作選項(xiàng)欄，我們用得比較多的就是“復(fù)位”，“添加”，“修改”，“刪除”，“退出”。</p><p>　　復(fù)位：當(dāng)點(diǎn)擊“復(fù)位”按鈕時(shí)，機(jī)器手臂會(huì)回到初始狀態(tài)，初始狀態(tài)時(shí)，當(dāng)前生效的數(shù)值拖動(dòng)條的按鈕會(huì)停留在中間位置，對(duì)應(yīng)的數(shù)值顯示為1500。</p><p>　　添加：當(dāng)操

65、作者點(diǎn)擊“添加”按鈕時(shí)，此控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)把各個(gè)對(duì)應(yīng)編號(hào)伺服電機(jī)的狀態(tài)（機(jī)器手臂的每行指令的間隔時(shí)間、伺服轉(zhuǎn)動(dòng)速度和角度）自動(dòng)保存到指令庫(kù)里面。</p><p>　　修改：“修改”按鈕是有來(lái)修改已經(jīng)生成的一行指令。就是在選中一行指令時(shí)，點(diǎn)擊“修改”按鈕時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將當(dāng)前各個(gè)編號(hào)伺服電機(jī)的動(dòng)作狀態(tài)信息替換選中行指令的功能。</p><p>　　刪除：“刪除”按鈕是用來(lái)刪除當(dāng)前選中的一行指令。

66、</p><p>　　退出：“退出”按鈕是退出當(dāng)前操作界面。</p><p>　　*操作功能是機(jī)械手的示教功能，通過(guò)添加功能保存舵機(jī)狀態(tài)，并通過(guò)“運(yùn)行”功能將單一的動(dòng)作進(jìn)行串聯(lián)，從而達(dá)到連續(xù)動(dòng)作的目的。</p><p><b>　　6.4 指令庫(kù)</b></p><p>　　指令庫(kù)是用來(lái)保存一行或多行各個(gè)對(duì)應(yīng)編號(hào)伺服電機(jī)

67、動(dòng)作（機(jī)器手臂的每行指令包括間隔時(shí)間、伺服轉(zhuǎn)動(dòng)速度和角度）指令的一個(gè)庫(kù)空間。在使用運(yùn)行命令時(shí)，指令庫(kù)中指令按排列循序依次執(zhí)行。</p><p>　　6.5 速度調(diào)節(jié)和間隔時(shí)間調(diào)節(jié)</p><p>　　“速度調(diào)節(jié)”控制著每個(gè)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。系統(tǒng)默認(rèn)為300為佳，數(shù)值調(diào)太大會(huì)影響機(jī)器手臂的使用壽命。（300代表的意義：每秒鐘單個(gè)通道數(shù)值改變的量為300，以180度舵機(jī)為例300代表每秒轉(zhuǎn)動(dòng)

68、27度。）</p><p>　　“間隔時(shí)間調(diào)節(jié)”是調(diào)節(jié)每行指令間的動(dòng)作時(shí)間間隔。</p><p>　　舉例表示：time4800 #5p500s300</p><p>　　time3000 #5p1000s300</p><p>　　time2000 #5p2000s300</p><p>　　1、運(yùn)行第一句指令時(shí)表示

69、：系統(tǒng)給予機(jī)械手臂1號(hào)舵機(jī)4800ms從當(dāng)前位置移動(dòng)到p500位置，速度為300。</p><p>　　2、運(yùn)行第二句指令時(shí)表示：系統(tǒng)給予機(jī)械手臂1號(hào)舵機(jī)3000ms從p500位置移動(dòng)到p1000位置，速度為300。</p><p>　　3、運(yùn)行第三句指令時(shí)表示：系統(tǒng)給予機(jī)械手臂1號(hào)舵機(jī)2000ms從p1000位置移動(dòng)到p2000位置，速度為300。</p><p>

70、;　　*注意命令三中p1000到p2000度為300，完成這個(gè)動(dòng)作耗時(shí)t=（2000-1000）/300=3.33s>2000ms,即命令三在執(zhí)行2秒后舵機(jī)便停止，機(jī)械手未能到達(dá)指定位置。故間隔時(shí)間和速度要相互配合才能準(zhǔn)確完成指定任務(wù)。</p><p><b>　　6.6 手輸指令</b></p><p>　　6.6.1 機(jī)械手上位機(jī)程序（指令）編寫(xiě)規(guī)則<

71、/p><p>　　本機(jī)械手上位機(jī)程序，采用較為簡(jiǎn)單明了的程序編寫(xiě)規(guī)則。其包含四個(gè)要素：時(shí)間，對(duì)象通道，位置，轉(zhuǎn)速。</p><p>　　1、時(shí)間：表示執(zhí)行對(duì)應(yīng)行指令所耗時(shí)間，即兩行指令跳轉(zhuǎn)所需時(shí)間間隔。</p><p>　　2、對(duì)象通道：由于機(jī)械手臂采用32控制電路，故編程時(shí)必須指明程序需控制的通道。（此控制電路通道對(duì)應(yīng)編程通道代號(hào)，見(jiàn)表5）</p>&l

72、t;p>　　3、位置：表示舵機(jī)旋轉(zhuǎn)停止后位置的數(shù)值。</p><p>　　4、轉(zhuǎn)速：表示舵機(jī)的轉(zhuǎn)速，即舵機(jī)每秒可以旋轉(zhuǎn)的單位精度量。</p><p>　　舉例說(shuō)明：“time3000 #5P1200s300”</p><p>　　（1）、time3000：表示執(zhí)行此行指令的時(shí)間——時(shí)間。</p><p>　　（2）、#5：表示程序控制的

73、通道為1號(hào)通道——對(duì)象。</p><p>　?。?）、p1200：表示舵機(jī)旋轉(zhuǎn)停止后位置的數(shù)值為1200。</p><p>　　（4）、s300：表示舵機(jī)每秒可以旋轉(zhuǎn)300個(gè)單位精度，即每秒轉(zhuǎn)動(dòng)27度。</p><p>　　6.6.2 手輸指令欄的運(yùn)用</p><p><b>　　舉例：</b></p>&

74、lt;p>　　在手輸指令欄中輸入“time3000 #5P1200s300”然后點(diǎn)“發(fā)送”按鈕，便可以控制其中1號(hào)舵機(jī)電機(jī)的傳動(dòng)。</p><p>　　如果想命令多個(gè)電機(jī)同時(shí)工作，例：控制1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)舵機(jī)分別從當(dāng)前位置轉(zhuǎn)動(dòng)到0度、27度、45度、63度、90度、180度時(shí)需輸入：#5 P500 #6 P800 #4 P1000 #3 P1200 #2 P1500 #1 2500，并點(diǎn)擊

75、“發(fā)送”。</p><p>　　*“發(fā)送”命令使用后，被發(fā)送指令將被刪除不在指令庫(kù)中進(jìn)行保留。</p><p>　　電路板編號(hào)對(duì)應(yīng)的指令編號(hào)，見(jiàn)表5所示。</p><p>　　7. 機(jī)械手手工編程的開(kāi)發(fā)和使用</p><p>　　7.1 單步即時(shí)動(dòng)作</p><p><b>　　實(shí)現(xiàn)動(dòng)作步驟：</b&g

76、t;</p><p>　　1、機(jī)器手臂連接完成。</p><p>　　2、拖動(dòng)上位機(jī)軟件通道控制滾動(dòng)條——拖動(dòng)過(guò)程中機(jī)械手隨數(shù)值變化而產(chǎn)生即時(shí)動(dòng)作。</p><p>　　3、直接在通道控制界面輸入滾動(dòng)條數(shù)值——機(jī)械手隨輸入數(shù)字不同可產(chǎn)生即時(shí)變化。</p><p>　　4、通過(guò)手輸命令實(shí)現(xiàn)多電機(jī)聯(lián)動(dòng)即時(shí)動(dòng)作。</p><p&

77、gt;<b>　　單步即時(shí)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：</b></p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：可以直接進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，可以省去前期對(duì)機(jī)械手幾何尺寸進(jìn)行測(cè)量與計(jì)算，在有實(shí)物的現(xiàn)場(chǎng)是最直接編程方式。</p><p>　　缺點(diǎn)：?jiǎn)尾綗o(wú)法實(shí)現(xiàn)多伺服電機(jī)連續(xù)運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，且必須經(jīng)過(guò)多次調(diào)試。在無(wú)實(shí)物機(jī)械手的狀態(tài)下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確編程定位。</p><p>　　7.2 編程連續(xù)動(dòng)作&

78、lt;/p><p><b>　　實(shí)現(xiàn)動(dòng)作步驟：</b></p><p>　　1、機(jī)器手臂連接完成。</p><p>　　2、通過(guò)操作功能記錄各次單步動(dòng)作，并通過(guò)連續(xù)執(zhí)行所記錄的單步動(dòng)作達(dá)到連續(xù)動(dòng)作的目的。</p><p>　　3、通過(guò)預(yù)先編程，并將編寫(xiě)好的程序輸入上位機(jī)“手輸指令欄”便可達(dá)到復(fù)雜 動(dòng)作的需要。</p

79、><p>　　此章將詳細(xì)介紹預(yù)先編程流程及程序優(yōu)化：</p><p><b>　　主要工作：</b></p><p>　　1、確定機(jī)械手舵機(jī)與上位機(jī)數(shù)值關(guān)系</p><p><b>　　2、測(cè)量機(jī)械手尺寸</b></p><p><b>　　3、舉例驗(yàn)證</b&g

80、t;</p><p>　　4、時(shí)間、轉(zhuǎn)動(dòng)量、轉(zhuǎn)速關(guān)系</p><p>　　5、機(jī)械手多軸聯(lián)動(dòng)優(yōu)化編程</p><p><b>　　6、模塊化編程</b></p><p>　　7.2.1 確定機(jī)械手舵機(jī)與上位機(jī)數(shù)值關(guān)系</p><p>　　1、上位機(jī)軟件與機(jī)械手1號(hào)舵機(jī)之間控制關(guān)系：</p&g

81、t;<p>　　例：將邊長(zhǎng)為22mm的物體夾住。</p><p>　　如圖31，機(jī)械手如要夾持此物體必須滿足條件： </p><p>　　爪部張開(kāi)量達(dá)到22mm，夾持力達(dá)到要求。</p><p>　　查表6符合22mm的爪開(kāi)合量為22mm-17mm，對(duì)</p><p>　　應(yīng)上位機(jī)滾動(dòng)條數(shù)值為1750-1800。</p&g

82、t;<p>　　這里可以近似的取1750便可將此物體夾持住。</p><p>　　2、上位機(jī)軟件與機(jī)械手2號(hào)舵機(jī)關(guān)系</p><p>　　已知2號(hào)電機(jī)控制機(jī)械手臂爪部旋轉(zhuǎn)，亦稱腕。</p><p>　　（1）、該舵機(jī)可旋轉(zhuǎn)角度180度，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)楦┮暊顟B(tài)下隨著通道控制數(shù)值變小腕舵機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　?。?）、舵機(jī)轉(zhuǎn)

83、動(dòng)精度：180度/（2500-500）=0.09度（表示上位機(jī)滾動(dòng)條數(shù)值變動(dòng)一個(gè)單位，對(duì)應(yīng)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度為0.09度）。</p><p>　?。?）、舵機(jī)原點(diǎn)判斷:如圖32。</p><p>　?。?）、為實(shí)現(xiàn)高效率編制運(yùn)動(dòng)軌跡，對(duì)機(jī)械手臂旋轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行記錄。提供標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械手運(yùn)動(dòng)程序參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)表，表7。</p><p>　　*上位機(jī)滾動(dòng)條數(shù)值P與舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度β計(jì)算公式&l

84、t;/p><p>　　β=0.09×（P1-P0）</p><p>　　式中：P1——滾動(dòng)條所要求位置的數(shù)值。</p><p>　　P0——舵機(jī)位于原點(diǎn)時(shí)，滾動(dòng)條數(shù)值，3號(hào)舵機(jī)為2226。</p><p>　　由上式可推出，已知舵機(jī)旋轉(zhuǎn)位置角度，求P1值。</p><p>　　P1=-β/0.09+P0</

85、p><p>　　=-β/0.09+2226</p><p>　　3、上位機(jī)軟件與3號(hào)舵機(jī)控制關(guān)系</p><p>　　已知3號(hào)電機(jī)控制機(jī)械手腕與爪移動(dòng)。</p><p>　?。?）、該舵機(jī)可旋轉(zhuǎn)角度180度，隨著通道控制數(shù)值變大旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?號(hào)電機(jī)相對(duì)于5號(hào)電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　（2）、舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)精度：180度

86、/（2500-500）=0.09度（表示上位機(jī)滾動(dòng)條數(shù)值變動(dòng)一個(gè)單位，對(duì)應(yīng)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度為0.09度）。</p><p>　?。?）、舵機(jī)原點(diǎn)判斷：2號(hào)、3號(hào)舵機(jī)B、C表面相互平行。（如圖33）</p><p>　　、機(jī)械手運(yùn)動(dòng)程序參數(shù)，如表8。</p><p><b>　　表8　舵機(jī)3號(hào)</b></p><p>　　*上

87、位機(jī)滾動(dòng)條數(shù)值P與舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度β計(jì)算公式</p><p>　　β=0.09×（P1-P0）</p><p>　　式中：P1——滾動(dòng)條所要求位置的數(shù)值。</p><p>　　P0——舵機(jī)位于原點(diǎn)時(shí)，滾動(dòng)條數(shù)值，3號(hào)舵機(jī)為1350。</p><p>　　由上式可推出，已知舵機(jī)旋轉(zhuǎn)位置角度，求P1值。</p><p&g

88、t;　　P1=β/0.09+P0</p><p>　　=β/0.09+1350</p><p>　　4、上位機(jī)軟件與4號(hào)舵機(jī)關(guān)系</p><p>　　已知4號(hào)電機(jī)控制機(jī)械手臂移動(dòng)。</p><p>　?。?）、該舵機(jī)可旋轉(zhuǎn)角度180度，隨著通道控制數(shù)值變小旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?號(hào)電機(jī)相對(duì)于5號(hào)電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。</p><p>　

89、?。?）、舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)精度：180度/（2500-500）=0.09度（表示上位機(jī)滾動(dòng)條數(shù)值變動(dòng)一個(gè)單位，對(duì)應(yīng)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度為0.09度）。</p><p>　　（3）、舵機(jī)原點(diǎn)判斷：連臂x，y相互平行。（如圖34）</p><p>　?。?）、機(jī)械手運(yùn)動(dòng)程序參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)表，見(jiàn)表9。</p><p><b>　　表9　舵機(jī)4號(hào)</b></p>

90、<p>　　*上位機(jī)滾動(dòng)條數(shù)值P與舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度β計(jì)算公式</p><p>　　β=0.09×（P1-P0）</p><p>　　式中：P1——滾動(dòng)條所要求位置的數(shù)值</p><p>　　P0——舵機(jī)位于原點(diǎn)時(shí)，滾動(dòng)條數(shù)值，4號(hào)舵機(jī)為1575.</p><p>　　由上式可推出，已知舵機(jī)旋轉(zhuǎn)位置角度，求P1值。</

91、p><p>　　P1=－β/0.09+P0</p><p>　　=－β/0.09+1575</p><p>　　5、上位機(jī)與5號(hào)舵機(jī)關(guān)系</p><p>　　已知5號(hào)電機(jī)控制機(jī)械手臂移動(dòng)。</p><p>　?。?）、該舵機(jī)可旋轉(zhuǎn)角度180度，隨著通道控制數(shù)值變大旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檫B臂y相對(duì)于5號(hào)電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。</p>

92、;<p>　?。?）、舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)精度：180度/（2500-500）=0.09度（表示上位機(jī)滾動(dòng)條數(shù)值變動(dòng)一個(gè)單位，對(duì)應(yīng)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度為0.09度）。</p><p>　?。?）、舵機(jī)原點(diǎn)判斷：連臂y豎直狀態(tài)。（如圖35）</p><p>　　（4）、機(jī)械手運(yùn)動(dòng)程序參數(shù)，如表10。</p><p><b>　　表10　舵機(jī)5號(hào)</b>

93、</p><p>　　*上位機(jī)滾動(dòng)條數(shù)值P與舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度β計(jì)算公式</p><p>　　β=0.09×（P1-P0）</p><p>　　式中：P1——滾動(dòng)條所要求位置的數(shù)值</p><p>　　P0——舵機(jī)位于原點(diǎn)時(shí)，滾動(dòng)條數(shù)值，4號(hào)舵機(jī)為1350.</p><p>　　由上式可推出，已知舵機(jī)旋轉(zhuǎn)位置角度，

94、求P1值。</p><p>　　P1=β/0.09+P0</p><p>　　=β/0.09+1350</p><p>　　6、上位機(jī)與6號(hào)舵機(jī)關(guān)系</p><p>　　已知6號(hào)電機(jī)控制機(jī)械手臂旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　（1）、該舵機(jī)可旋轉(zhuǎn)角度180度，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)楦┮暊顟B(tài)下隨著通道控制數(shù)值變小腕舵機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。<

95、;/p><p>　?。?）、舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)精度：180度/（2500-500）=0.09度 （表示上位機(jī)滾動(dòng)條數(shù)值變動(dòng)一個(gè)單位，對(duì)應(yīng)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度為0.09度）。</p><p>　?。?）、舵機(jī)原點(diǎn)判斷：舵機(jī)5N面與舵機(jī)6M面平行（NM面不在同側(cè)，如圖36）。</p><p>　　（4）、機(jī)械手運(yùn)動(dòng)程序參數(shù),見(jiàn)表11。</p><p><b&g

96、t;　　表11　舵機(jī)6號(hào)</b></p><p>　　*上位機(jī)滾動(dòng)條數(shù)值P與舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度β計(jì)算公式</p><p>　　β=0.09×（P1-P0）</p><p>　　式中：P1——滾動(dòng)條所要求位置的數(shù)值。</p><p>　　P0——舵機(jī)位于原點(diǎn)時(shí)，滾動(dòng)條數(shù)值，4號(hào)舵機(jī)為1600。</p><p&

97、gt;　　由上式可推出，已知舵機(jī)旋轉(zhuǎn)位置角度，求P1值。</p><p>　　P1=－β/0.09+P0</p><p>　　=－β/0.09+1600</p><p>　　7.2.2 測(cè)量機(jī)械手尺寸</p><p>　　進(jìn)過(guò)實(shí)際測(cè)量得下圖（圖37）</p><p>　　7.2.3 舉例驗(yàn)證</p>&l

98、t;p>　　要求：將A位置“被夾持物”舉高后，放置到另一側(cè)的B位置（如圖38）。</p><p><b>　　步驟：</b></p><p>　　*為方便編程此處時(shí)間與速度均采用默認(rèn)值</p><p><b>　　分析：</b></p><p>　　1、由3.1節(jié)得爪張開(kāi)后a值發(fā)生變化，故必須

99、考慮機(jī)械手臂實(shí)際移動(dòng)距離要小于248.8mm。已知：c=31mm，b=0mm，h=51.5/2mm，由</p><p>　　得：a=28.23mm</p><p>　　2、機(jī)械手臂實(shí)際接觸部分如圖39中d部分，</p><p>　　經(jīng)測(cè)量d=30mm。</p><p>　　3、故機(jī)械手實(shí)際需要移動(dòng)的距離為[248.8－（30/2）－28.23

100、]=205.57mm</p><p>　　工作流程：（1）、先將各舵機(jī)回原點(diǎn)；（2）、調(diào)整6號(hào)舵機(jī)角度，使被夾持物進(jìn)入機(jī)械手控制范圍；（3）、調(diào)整3號(hào)舵機(jī)角度，收回爪與腕防止機(jī)械手移動(dòng)中爪碰到被夾持物；（4）、調(diào)整4.5號(hào)舵機(jī)角度，使機(jī)械手達(dá)到指定位置；（5）、調(diào)整3號(hào)舵機(jī)角度，使爪能到達(dá)指定位置；（6）、調(diào)整1號(hào)舵機(jī)角度，夾住被夾持物；（7）、通過(guò)3號(hào)舵機(jī)夾起物件；（8）、調(diào)整6號(hào)舵機(jī)角度，使機(jī)械手轉(zhuǎn)至指定位置

101、；（9）、調(diào)整3號(hào)舵機(jī)放下物件；（10）、調(diào)整1號(hào)舵機(jī)放開(kāi)物件；（11）、復(fù)位5號(hào)舵機(jī)后將其它電機(jī)回零。</p><p><b>　　4、詳細(xì)過(guò)程：</b></p><p>　?。?）、將機(jī)械手臂復(fù)位，1號(hào)舵機(jī)爪張開(kāi)至最大位置（各舵機(jī)回至原點(diǎn)，非上位機(jī)軟件復(fù)位）。得程序：Time7000 #5p1340s300 #6p2226s300 #4p1350s300 #3p1

102、575s300 #2p1350s300 #1p1600s300</p><p>　?。?)、調(diào)整6號(hào)舵機(jī)角度：已知A位置位于相對(duì)舵機(jī)6的M同側(cè)法線位置 由圖36及表11得A物體相對(duì)于舵機(jī)6旋轉(zhuǎn)角度為+90度位置，故有公式P1=－β/0.09+1600，得P1=600。由表5得舵機(jī)6號(hào)對(duì)應(yīng)編程代號(hào)為1，得程序：time4800 #1p600s300</p><

103、p>　　（3)、調(diào)整3號(hào)舵機(jī)角度：由圖33及表8先將3號(hào)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)達(dá)到+90度位置，由公式P1=β/0.09+1350得P1=2350，由表5得舵機(jī)3號(hào)對(duì)應(yīng)編程代號(hào)為4，得程序：time4800 #4p2350s300</p><p>　?。?)、調(diào)整4.5號(hào)舵機(jī)角度：經(jīng)計(jì)算得5號(hào)舵機(jī)與4號(hào)舵機(jī)之間臂部分長(zhǎng)度在水平方向上投影需為39mm，即5號(hào)舵機(jī)角度位置為-29度。由圖35及表10需將5號(hào)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)達(dá)到-29

104、度，由公式P1=β/0.09+1350，得P1=1027。由表5得舵機(jī)5號(hào)對(duì)應(yīng)編程代號(hào)為2，得程序：time4800 #2p1027s300</p><p>　　需舵機(jī)4號(hào)與舵機(jī)3號(hào)之間臂部分與底座平行，由圖34及表9需將4號(hào)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)達(dá)到-61度，由公式P1=－β/0.09+1575得P1=2253，由表5得舵機(jī)4號(hào)對(duì)應(yīng)編程代號(hào)為3，得程序：time4800 #3p2253s300</p><

105、p>　　（5）、調(diào)整3號(hào)舵機(jī)角度：根據(jù)計(jì)算將3號(hào)舵機(jī)回復(fù)至原點(diǎn)（機(jī)械手爪與到達(dá)指定位置），由圖33及表8需將3號(hào)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)達(dá)到0度，由公式P1=β/0.09+1350，得P1=1350，由表5得舵機(jī)3號(hào)對(duì)應(yīng)編程代號(hào)為4，得程序：time4800 #4p1350s300</p><p>　?。?）、調(diào)整1號(hào)舵機(jī)角度：根據(jù)被夾持物外形尺寸調(diào)整爪張開(kāi)量，根據(jù)表6需將1號(hào)舵機(jī)數(shù)值調(diào)整為P=1400，由表5得舵機(jī)1號(hào)對(duì)

106、應(yīng)編程代號(hào)為5，得程序: time4800 #5p1400s300</p><p>　?。?）、調(diào)整3號(hào)舵機(jī)角度：根據(jù)計(jì)算需將被夾持物抬高一定距離，3號(hào)舵機(jī)需旋轉(zhuǎn)至+61度位置，即號(hào)舵機(jī)數(shù)值調(diào)整為P2027，計(jì)算過(guò)程同上第3步，得程序：time4800 #4p2027s300</p><p>　　（8）、調(diào)整6號(hào)舵機(jī)角度：由圖33得，B位置為俯視狀態(tài)下A位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)150度的位置，根據(jù)圖

107、36及表11需將6號(hào)舵機(jī)角度位置調(diào)整為－60度，故有公式P1=－β/0.09+1600得P1=2266，由表5得舵機(jī)6號(hào)對(duì)應(yīng)編程代號(hào)為1，得程序：time6000 #1p2266s300</p><p>　　（9）、調(diào)整3號(hào)舵機(jī)角度：需舵機(jī)4號(hào)與舵機(jī)3號(hào)之間臂部分與底座平行由圖34及表9需將3號(hào)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)達(dá)到0度，計(jì)算過(guò)程同上第3步，由表5得舵機(jī)3號(hào)對(duì)應(yīng)編程代號(hào)為4，得程序：time4800 #4p1350s300

108、</p><p>　　（10）、調(diào)整1號(hào)舵機(jī)角度：將機(jī)械手爪部張開(kāi)至最大，查表6得P1=1340，由表5得舵機(jī)1號(hào)對(duì)應(yīng)編程代號(hào)為5，得程序：time4800 #5p1340s300</p><p>　?。?1）、回零5號(hào)舵機(jī)后再回零其它舵機(jī)，得程序：</p><p>　　time4800 #2p1350s300</p><p>　　time4

109、800#5p1340s300#6p2226s300#4p1350s300#3p1575s300#1p1600s300</p><p>　　5、程序最后整理為：</p><p>　　第一行：Time7000 #5p1340s300 #6p2226s300 #4p1350s300 #3p1575s300 #2p1350s300 #1p1600s300</p><p>　

110、　第二行：time4800#1p600s300</p><p>　　第三行：time4800#4p2350s300</p><p>　　第四行：time4800#2p1027s300</p><p>　　第五行：time4800#3p2253s300</p><p>　　第六行：time4800#4p1350s300</p>&

111、lt;p>　　第七行：time4800#5p1400s300</p><p>　　第八行：time4800#4p2027s300</p><p>　　第九行：time6000#1p2266s300</p><p>　　第十行：time4800#4p1350s300</p><p>　　第十一行：time4800#5p1340s300&l

112、t;/p><p>　　第十二行：time4800#2p1350s300</p><p>　　第十三行：time4800 #5p1340s300 #6p2226s300 #4p1350s300 #3p1575s300 #1p1600s300</p><p>　　將上述程序輸入上位機(jī)便可完成“被夾持物”從A位置搬運(yùn)至B位置。（上述程序耗時(shí)70s）</p>&l

113、t;p>　　7.2.4 時(shí)間、轉(zhuǎn)動(dòng)量、轉(zhuǎn)速關(guān)系</p><p>　　在7.2.3例子中我們可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象：機(jī)械手的兩個(gè)連續(xù)動(dòng)作之間往往存在停頓等待現(xiàn)象。停頓等待的出現(xiàn)增加了機(jī)械手資源的浪費(fèi)，不利于實(shí)現(xiàn)高效化工作。本小節(jié)將著力介紹如何消除或減小此類等待現(xiàn)象。</p><p>　　1、分析：產(chǎn)生等待現(xiàn)象的原因，指令執(zhí)行時(shí)間（跳轉(zhuǎn)時(shí)間）與舵機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)間不匹配。</p>&

114、lt;p>　?。?）、指令執(zhí)行時(shí)間<舵機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)間，將會(huì)導(dǎo)致指令提前跳轉(zhuǎn)出現(xiàn)舵機(jī)未旋轉(zhuǎn)到位現(xiàn)象。</p><p>　?。?）、指令執(zhí)行時(shí)間=舵機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)間，指令跳轉(zhuǎn)時(shí)舵機(jī)正好運(yùn)動(dòng)到位為編程最優(yōu)狀態(tài)。</p><p>　　（3）、指令執(zhí)行時(shí)間>舵機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)間，將出現(xiàn)舵機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)停止后等待指令執(zhí)行結(jié)束，導(dǎo)致等待出現(xiàn)。</p><p>　　2、措施

115、：上述現(xiàn)象涉及到三個(gè)要素，時(shí)間、轉(zhuǎn)動(dòng)量、轉(zhuǎn)速。由上述分析可得第2種情況為編程最優(yōu)，故可以得到以下表達(dá)式：</p><p>　　指令執(zhí)行時(shí)間=舵機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)間</p><p>　　舵機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)間=轉(zhuǎn)動(dòng)量/轉(zhuǎn)速</p><p>　　*轉(zhuǎn)動(dòng)量為相鄰兩條指令旋轉(zhuǎn)位置之差的絕對(duì)值；單行指令中不同舵機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)間不同時(shí)，指令執(zhí)行時(shí)間取用最長(zhǎng)的時(shí)間；為保證能完全復(fù)位程序，首行回

116、原點(diǎn)指令時(shí)間一般較長(zhǎng)，不建議修改。</p><p><b>　　3、實(shí)例解析：</b></p><p>　　已知：某程序 第一行：time4800 #5p1340s300</p><p>　　第二行：time4800 #5p1400s300</p><p>　　故可得：第二行舵機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)間=（1400-1340）/30

117、0=0.2秒，舵機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)間<指令執(zhí)行時(shí)間，存在等待時(shí)間，結(jié)論：將第二行指令應(yīng)改為，time200 #5p1400s300</p><p>　　4、對(duì)7.2.3程序優(yōu)化：</p><p>　　7.2.5 機(jī)械手多軸聯(lián)動(dòng)優(yōu)化編程</p><p>　　單軸運(yùn)動(dòng)：機(jī)械手運(yùn)動(dòng)過(guò)程中每一時(shí)刻同時(shí)運(yùn)動(dòng)的軸數(shù)量不超過(guò)1根。</p><p>　　多軸

118、聯(lián)動(dòng)：機(jī)械手運(yùn)動(dòng)過(guò)程中某一時(shí)刻同時(shí)運(yùn)動(dòng)的軸數(shù)量超過(guò)1根。</p><p>　　相對(duì)于多軸聯(lián)動(dòng)，單軸運(yùn)動(dòng)編程較簡(jiǎn)單，但單軸運(yùn)動(dòng)指令較長(zhǎng)，極易出現(xiàn)編程錯(cuò)誤，且程序查錯(cuò)修改工作量較大。但同時(shí)多軸聯(lián)動(dòng)有利于減少程序指令數(shù)量，提高工作效率是現(xiàn)今機(jī)械手發(fā)展的方向。</p><p>　　多軸聯(lián)動(dòng)與單軸運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系：多軸聯(lián)動(dòng)建立在單軸運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)上，即多軸聯(lián)動(dòng)為多條單軸運(yùn)動(dòng)指令的集合。如單軸運(yùn)動(dòng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的操作，

119、多軸聯(lián)動(dòng)亦無(wú)法實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　多軸聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法：</b></p><p><b>　　*注意</b></p><p>　　干涉現(xiàn)象：指機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)手臂與所抓取物相碰撞或機(jī)械手自身相碰撞或單行指令同一舵機(jī)出現(xiàn)次數(shù)超過(guò)1次，等使機(jī)械手無(wú)法完成指定任務(wù)的 現(xiàn)象。</p>

120、<p>　　對(duì)于多軸聯(lián)動(dòng)：可參考7.2.6節(jié)模塊化編程確定干涉位置。</p><p><b>　　實(shí)例：</b></p><p>　　對(duì)7.2.4程序優(yōu)化</p><p>　　7.2.6 模塊化編程</p><p>　　模塊化編程指通過(guò)人為的手段將程序分為固定的幾個(gè)組成部分。在執(zhí)行編程任務(wù)時(shí)，通過(guò)組合不同的