三自由度机械手控制系统设计

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1、三自由度机械手控制系统设计本科生毕业设计（论文）题目：三自由度机械手控制系统设计姓名：学号：学院：机械工程及自动化学院专业：机械设计制造及其自动化年级：指导教师：（签名）年月日57三自由度机械手控制系统设计三自由度机械手控制系统设计中文摘要机械手是近30年才发展起来的一种能够模仿人手和手臂的功能，按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，它基本上综合了机电一体化的所有技术研究成果，是当代机电一体化技术发展最活跃的领域之一。本设计的机械手具有三个自由度，它是由用来执行抓取、操作等动作的末端执行器固定在移动平台上构成的。平台的移动用来扩展机械手的工作空间，使末端执行器可

2、以到达指定的位置工作。平台的三个移动均采用步进电动机作为驱动装置，单片机作为运动控制器。采用软件生成拍脉冲，然后经过光电耦合器消除共地干扰，再经过放大器进行电流和功率放大，得到步进电动机控制绕组所需要的脉冲电流。此外还必须对单片机进行I/O口扩展，在位置和速度输入的控制部分，采用矩阵式键盘。在键盘部分的软件设计主要包括按键消抖、按键识别和数据转换等。通过控制步进电动机脉冲数来控制三个关节在三个直角坐标系上移动的距离；同时通过修改定时器的初值来改变定时时间，从而改变脉冲频率以改变电动机转速。这样就能使这个机械手在规定的空间里达到任意一个位置。这样的三自由度的机械手既可以用于实

3、际生产，又可以用于教学实验。用于实际生产，它能够满足装配作业内容改变频繁的要求；用于教学实验，它能够使人直观地了解机器人结构组成、动作原理等。所以开发设计和研究机械手具有广泛的实际意义和应用前景。关键词：步进电动机，单片机，键盘，脉冲57三自由度机械手控制系统设计Designamanipulatorcontrolsystemwith3degreesoffreedomAbstractInthepast30years,manipulatorhaveagreatdevelopment.Itisamanpowerandarmstomimicthefunctionanditisaco

4、mpositivesystemwhichintegratingallthetechnologyofmechatronicssystemandthelatestresearchresultsofartificialintelligencetechnology.Itrepresentsthemostactiveareaofthetechnologyofmechatronicssystem.Themanipulatormydesignedhasthreedegreesoffreedom.Theendofitisaactuatorfixedonmobileplatform.Thea

5、ctuatortograsporoperateandsoon,andthemoveingplatformusedtoexpandtheworkspaceofmanipulator,sothattheendoftheactuatorcanarrivetothedesignatedposition.Theplatform’smobileisdrivenbysteppermotorandcontrolledbySCM.Weusesoftwaretogeneratepulse,thenafterOptocouplertoeliminatetheinterference.Finall

6、ythesignalmustflowthroughamplifiertoamplifyelectriccurrentandpower,sothatthesignalcandrivethesteppermotor.Thereisalsoaneedforthe8031toexpandI/O,Weusethematrixkeyboardtoinputthecontrolsignalofpositionandvelocity.Thedesignofthekeyboardinthesoftwareincludekeysbuffeting,keypadcodeidentificatio

7、nanddatatransfer.Bycontrollingthenumberofsteppermotor’spulse,wecancontrollthedistanceofmovementinthethreejointCartesian.Bymodifyingtheinitialtimertochangethetimingoftime,sothatwecanchangethepulsefrequency.Finallywecanchangethemotorspeed.Thiswillenablethemanipu