以单片机为核心元件对机械臂控制设计毕业论文

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1、南华大学机械工程学院毕业设计(论文）众所周知，控制在人类的日常生活中是无法分割的一部分，研究控制学是人类创造美好生活的必要课题，测量控制也是许多学科中发展得非常广泛的一门学科。在现代社会生产活动中，测量控制广泛应用于通信、医疗、机械、电子、环境等各个行业之中。但是当你不能够掌握新的测量数据控制方法时就会使人们束手无策，无法进行下面的工作。在众多工业化测控现场中对核类的测控对人类的发展已经成为一个不能忽视的方面，因为环境中可能存在辐射，但对于老旧设备又不得不维修、更换，如果不能掌握现场的第一手资料贸然进入是具有很大的风险的。但核能已经成为现今所发展的不可或缺的能源，所以对核环

2、境下的测控已经成为现代测控所必须面对与攻克的难题，这已经成为当前人们的一个共识。因此，研究整理出系统化的辐射环境下的测量控制体系，建立起一套行之有效的对辐射环境下的测量控制方法，开发出能够测量现场情况并将之有效保存下来的系统具有十分重要的意义，同时也是对我们国家核电站、环境保护以及建设社会主义生态文明的必然要求。1绪论1.1课题背景在能源工业发展及核技术利用的过程中人类建设了许多用于科研、医疗和发电等用途的设施。这些设施满足了国防和国民经济发展的需求。早期的一些核设施已陆续完成了它的使命，已经或将要进入换新的阶段，而且随着时间的推移和新的核设施的建造，还将有更多的核设施准备

3、退役，因而它的退役工作变得越来越重要。二十世纪九十年代初我国开始解决对历史遗留设施和放射性废物的治理工作，同年５月国务院批复关于已经停用的核工业的设施和放射性三废治理问题的请示，由此启动了一批核设施退役及放射性废物治理的项目。这些项目主要针对我国早期的核设施的退役以及历史遗留的放射性废物的治理。但在核设施退役和放射性废物治理过程中也存在诸多需要解决的问题。第58页共103页南华大学机械工程学院毕业设计(论文）由于早期科学技术的欠缺致使很多相关方面的工程资料不完整，使得现在无法清晰了解其内部情况，即使部分有图纸资料的工程也不具备实体的三维模型，导致退役方案制定时无法使用先进的

4、科学工具，增加了退役过程中的难度，难以制定最优化技术路线。为此研究相关技术并制作一套软硬件系统，获得核设施内部点云信息，转化并建立完整的三维模型数据库，同时添加信息表达直观、扩展性强的核设施可视化信息管理系统。通过多种遥控移动测量平台搭载机械臂，可实现不同情况的核设施内部三维模型的建立并在成熟的软件平台上实现可视化管理，并提供友好的数据接口以兼容其他管理系统及升级需求。用以来解决退役和使用中的核设施的资料得不完整性，使得可以清晰的了解其内部情况，为以后的工作奠定基础。1.2研究目标本课题在上述背景的前提下只针对机械手的部分，以单片机为核心元件设计一套系统对机械臂进行控制。在

5、对机械手控制为前提的目的上，研究机械臂在各种不确定的场合下所需要运行的轨迹及状态，从而确定需要怎样设计系统才能保证该系统的通用性。比如在A场合下只需要水平进给运动，B场合需要圆周运动那么单一执行器肯定是不能实现这个目的的。研究基于单片机硬件电路的程序，怎么合理的设计程序使它可以在最少的命令下实现较多的功能；研究控制机械手的控制系统，采用一种怎样的控制方式实行控制从而达到所要结果。1.3预期实现功能（1）能够实现控制，控制为本课题的最基本要求，只有在实现控制的基础上才可能添加其余的功能；（2）可以使机械臂能够在不同的场合下都可以方便的运动，不必因为场所的变换而经常更换机械臂的

6、结构；（3）机械臂所实现的动作尽量简单，程序实现起来较为方便、稳定，避免因为过度复杂而出现的错误；（4）是一种点动式或者自锁式的控制，实现起来较为简单但控制上面具有高效性。第58页共103页南华大学机械工程学院毕业设计(论文）2总体方案设计2.1主要研究内容2.1.1单片机及编程语言（1）单片机的选取，单片机拟选用89C52，该种单片机具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串

7、行口。另外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。89C52成本较低但可以实现本课题的所有任务要求，具有很高的性价比。第58页共103页南华大学机械工程学院毕业设计(论文）（2）编程语言的选取，现在常用的单片机编程语言有汇编语言和C语言。汇编语言作为最接近机器码的语言是一种