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基于单片机控制的工业机械手控制系统设计 .pdf
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基于单片机控制的工业机械手控制系统设计 .pdf基于单片机控制的工业机械手控制系统设计 .pdf基于单片机控制的工业机械手控制系统设计 .pdf基于单片机控制的工业机械手控制系统设计 .pdf基于单片机控制的工业机械手控制系统设计 .pdf基于单片机控制的工业机械手控制系统设计 .pdf基于单片机控制的工业机械手控制系统设计 .pdf基于单片机控制的工业机械手控制系统设计 .pdf基于单片机控制的工业机械手控制系统设计 .pdf
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摘要
机械手技术涉及到电子、机械学、自动控制技术、传感器技术和计算机技术
等科学领域,是一门跨学科综合技术。随着工业自动化开展的需要,机械手在工
业应用中越来越重要。文章主要表达了机械手的设计过程 ,文章中介绍了机械
手的设计理论与方法。
本设计以AT89C51 单片机为核心,采用LMD18200 电机控制芯片到达控制直
流电机的启停、速度和方向,完成了筛选机械手根本要求和发挥局部的要求。在
筛选机械手设计中,采用了PWM 技术对电机进行控制,通过对占空比的计算到达
精确调速的目的。
【关键词】:筛选机械手,AT89C51 单片机,LMD18200 电机控制芯片,PWM
技术,电机控制。
Abstract
The manipulator technology involves to the electron, mechanics, the automatic control
technology, the sensor technology and the computer technology and so on scientific field, is an
interdisciplinary comprehensive technology. Along with the industrial automation need to develop,
the manipulator is getting more and more important in the industrial application. The article mainly
narrated manipulator's design process, in the article introduced manipulator's design theory and the
method.
This design take at89C51 monolithic integrated circuit as a core, uses the LMD18200 motor
control chip to achieve the control direct current machine to open stops, the speed and the
direction,completed has screened the manipulator essential requirements and the display part
request. In screens the manipulator to design, used the PWM technology to carry on the control to
the electrical machinery, through the computation achieved the precise velocity modulation to the
duty factor the goal.
【
Key words
】Screening manipulator, AT89C51 monolithic
LMD18200 ,motor control chip, PWM technology, motor control.
integrated circuit,
.
目录
第一章 绪论…………………………………………………………………………………1
………………………………………………………………………………1
机械手的根本结构…………………………………………………………………………2
1. 3 机械手的类型………………………………………………………………………………3
第二章 机械手总体方案的设计……………………………………………………………4
2. 1 设计要求……………………………………………………………………………………4
2. 2 根本设计思路………………………………………………………………………………5
第三章 硬件结构设计………………………………………………………………………6
3. 1 机械手尺寸确实定…………………………………………………………………………6
3. 2 传动局部设计………………………………………………………………………………6
第四章 软件电路局部设计…………………………………………………………………9
单片机的选择………………………………………………………………………………9
驱动芯片的选择……………………………………………………………………………11
4.3 传感器确实定………………………………………………………………………………13
4.4 接口电路……………………………………………………………………………………14
4.5 电路图绘制…………………………………………………………………………………16
4.6 程序流程框图………………………………………………………………………………18
参考文献…………………………………………………………………………………………20
.
第一章 绪论
1.机械手的简介
机械手是模仿着人手的局部动作,按照给定程序、轨迹和要求能实现自动抓
取、搬运的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手叫做“工业机械手〞。在
实际生产中,应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率,可以减轻劳
动强度、保证产品质量、实现平安生产。尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、
易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境下,它代替人进行正常的工作,意义更为
重大。随着生产的开展,功能和性能的不断改善和提高,在机械加工、冲压、锻、
铸、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等领域得到了越
来越广泛的应用。
国内外对机器人及机械手所作的定义不尽相同。国际标准化组织对机器人的定
义:机器人是一种能自动定位、可控的可编程的多功能操作机。这类操作机具有几个
轴在可编程序操作下,能处理各种材料、零件、工具和专用装置,以执行各种任务。
美国国家标准(NBS)对机器人的定义:“一种可编程,并在自动化控制下执行某
种特定操作和移动作业任务的机械装置。〞日本工业机器人协会对工业机器人的定
义:“一种装备有记忆装置和最终执行装置,能够完成各种移动来代替人类劳动的通
用机器。〞它又分为以下两种情况来定义:(1)工业机器人:“一种能执行与人的上肢
类似动作的多功能机器。〞(2)智能机器人:“一种具有感觉和识别能力,并能够控
制自身行为的机器。〞
2.结构框图:
机械手由执行机构、驱动-传动系统和控制系统这三局部组成,如下列图所示。
.
1.2 机械手的根本结构
工作原理
机械手是一个水平、垂直运动的机械设备,用来将工件由左工作台搬到右工
作台。有上升、下降运动,左移、右移运动和夹紧、放松动作和位置控制。简易
机械手在各类全自动和半自动生产线上应用得十分广泛,主要用于零部件或成品
在固定位置之间的移动,替代人工作业,实现生产自动化。本设计中的机械手采
用上下升降加平面转动式结构,机械手的动作由气动缸驱动,气动缸由相应的电
磁阀来控制,电磁阀由单片机控制驱动执行元件完成,能十分方便的嵌入到各类
工业生产线中。图 2-1 为机械手简图,其中 SQ1-上限开关,SQ2-左限,SQ3-下限
开关,SQ4-光电开关,SQ5-夹紧,SQ6-右限。
图 2-1 机械手简图
.
这个机械手具有二个直线运动和一个旋转运动自由度用于将源工作台上的物品
搬到其左侧或右侧目的工作台上。机械手的直线动作由气缸驱动,气缸由电磁阀控
制,整个机械手在工作中能实现上升/下降、左传/右转、夹紧/放松功能,是目前较
为简单的、应用比拟广泛的一种机械手。其升降运动通过升降气缸、垂直导柱、滑
动导柱、垂直导轨及升降位置微动开关相互配合完成,升降工作行程为 0~100mm、
转动是通过旋转气缸实现、转开工作行程为 0~90°;手爪是通过气缸、弹簧的作用
来夹持物品,夹持力是靠调节弹簧的预压缩调整。
机械手的根本结构由感知局部、控制局部、主机局部和执行局部四个方面组成。
采集感知信号及控制信号均由气动缸驱动。主机局部采用了标准型材辅以模块化的
装配形式,使得气动机械手能拓展成系列化、标准化的产品。
图 2-1 中工件所处位置为原点位置,根据要求:机械手初始位置在原点位置,
每次循环动作都从原点位置开始,完成上升、下降运动,左移、右移运动和夹紧、
放松动作和位置控制,并能实现手动操作和自动操作方式。当机械手在原点位置下
启动按钮,系统启动,左传送带运转。当光电开关检测到物品后,左传送带停止运
行。根据分析可得出机械手的工作流程图,如图 2-2 所示。
原位
启
动
停止
下降 夹紧 上升 右移
右
限
下降
机械手工作流程图
左限
左移
上限
上升
延时
松开
下限
根据以上分析,机械构造方案根本固定。整个机械手一共用到三个气缸,单片
机需要控制每个气缸的动作:横梁长气缸的内外调,执行气爪的夹持与放松、竖导
杆气缸的升降、各气缸的定位控制和旋转轴的定位控制,另外两个是工件计数和故
障报警。
1.3 机械手的类型
机械手一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机械手,它是一种独立
的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序,以完成各项规定工
.
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