机械手-基于步进电机的四自由度机械手设计与控制（单片机-说明书

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1、基于步进电机的四自由度机械手设计与控制（单片机控制）48摘要机械手是在工业生产中得到广泛的使用，经常被用来对工件进行水平、垂直地移位，是现在自动化生产中不可缺少的设备。特别是在自动化程度高的工厂，不但提高了整体生产的精度，也大大提高了机械生产的效率，对现代化机械发展是有很大意义的。本文所阐述的机械手共有4个自由度，分别是夹紧工件、机械手腕的旋转、手臂的伸出与缩回、机身的旋转和升降，基本满足了工业生产线上传递工件并进行定位的需要，它的控制系统采用单片机进行控制，得益于单片机成熟的应用技术、低廉的价格，以及稳定的开发平台，工作人员可以很直观地通过按钮进行操作。关键词：机械手，单片机

2、，步进电机基于步进电机的四自由度机械手设计与控制（单片机控制）48ABSTRACTManipulatorinindustrialproductioniswidelyusedinthemovementoftheworkpiecealongthehorizontal,verticaldirection.Itisnowindispensabletotheautomatedproductionequipment.Themanipulatornotonlyimprovestheaccuracyoftheoverallproduction,butalsogreatlyimprovesthe

3、efficiencyofthemachinery,especiallyinhighlyautomatedfactories.Manipulator’sapplicationisbeneficialtothedevelopmentofmodernmachinery.Manipulatordescribedinthispaperhasfourdegreesoffreedomforfixingtheworkpiece,rotaingthemechanicalwrist,extendingandretractingthearm,aswellasrotatingandliftingthe

4、body.Thus,theneedsofthetransmissionandlocatingoftheworkpieceintheproductlinearebasiclysatisfiedlinetomeettheindustrialneedtoorienttheworkpiece.Itscontrolsystemadoptsthemicrocomputercontrol.IntermsoftheapplicationofSCMmaturetechnology,lowprice,andastabledevelopmentplatform,themanipulatorcanbe

5、operatedveryintuitivelythroughpushingbuttons.Keywords:manipulator,SCM,steppingmotor基于步进电机的四自由度机械手设计与控制（单片机控制）48目录1绪论11.1课题的意义11.2国内外研究现状与发展趋势21.2.1国内外研究现状21.2.2发展趋势31.3本论文主要任务42机械手的总体设计52.1机械手的组成52.2机械手设计参数62.3机械手坐标系62.4机械手控制系统62.5小结73机械手手部结构设计73.1手部机构73.1.1手指的形状和分类83.1.2设计时考虑的几个问题83.2手部结构设计

6、及计算93.3主要尺寸的确定103.4气缸结构设计143.5步进电机的计算与选型143.6步进电机性能校核163.7小结174机械手手臂机构的设计174.1机械手手臂的结构174.2机械手手臂电机的计算与选型174.3小结245机械手腰部和基座结构设计245.1机械手腰部和基座的结构245.2机械手腰部的步进电机的计算与选型255.3步进电动机的性能校核265.4机械手底座的步进电机的计算与选型285.5步进电动机的性能校核295.6小结306机械手控制系统设计316.1驱动器31基于步进电机的四自由度机械手设计与控制（单片机控制）486.1.1HB306S驱动器326.1.2

7、HB205S驱动器356.2接线图376.3步进电机原理386.4单片机的选用406.5控制原理图406.6机械手控制程序流程图406.6.1路径406.6.2控制流程图436.7小结447结论45参考文献46致谢47基于步进电机的四自由度机械手设计与控制（单片机控制）481绪论1.1课题的意义随着科学技术的发展，机械手也越来越多的被应用。在机械工业中，铸、焊、铆、冲、压、热处理、机械加工、装配、检验、喷漆、电镀等工种都有应用的实理。其他部门，如轻工业、建筑业、国防工业等工作中也均有所应用[