机械手液压系统控制系统设计

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1、课程设计任务书课程设计题目机械手液压系统控制系统设计学生姓名导师姓名主要内容及目标机械手的组成和分类，机械手的自由度和座标型式，气动技术的特点，PLC控制的特点及国内外的发展状况。本文简要地介绍了工业机器人的概念，本文对机械手进行了总体方案设计，确定了机械手的座标型式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，分别设计了机械手的夹持式手部结构以及吸附式手部结构;设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩;设计了机械手的手臂结构，设计了手臂伸缩、升降用液压缓冲器和手臂回转用液压缓冲器。设计出了机械手的气动系统，

2、绘制了机械手气压系统工作原理图。利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的PLC型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图和梯形图，并编制了可编程序控制器的控制程序。具有的设计条件1．PC机一台，教学实验箱一台;计划学生数及任务5人（1）：明确课题功能。（2）：把复杂问题分解为若干模块，确定各模块处理方法，画出流程图。（3）：存储器资源分配（4）：编制程序，根据流程图来编制源程序（5）：对程序进行汇编，调试和修改，直到程序运行结果正确为止。计划设计进程一、总体方案设计二、控制系统的建模和数字控

3、制器设计三、硬件的设计和实现1、选择计算机字长(选用51内核的单片机)2、设计支持计算机工作的外围电路(EPROM、RAM、I/O端口、键盘、显示接口电路等)；3、设计输入信号接口电路；4、设计输出控制电路；5、设计串行通讯接口；6、其它相关电路的设计或方案(电源、通信等)。四、软件设计1、分配系统资源，编写系统初始化和主程序模块框图；2、编写A/D转换和位置检测子程序框图；3、编写控制程序和D/A转换控制子程序模块框图；4、其它程序模块(显示与键盘等处理程序)框图。五、编写课程设计说明书，绘制完整的系统电路图。目录引言31设计任务与要求

4、31.1设计题目31.2工艺要求31.3要求实现系统基本功能32．总体方案设计32.1.系统设计方案的提出32.2.方案比较及确定42.3.控制系统方框图43．系统硬件设计53.1.系统硬件电路设计73.2单元模块设计73.2.1.电源模块73.2.2.控制模块83.2.3.执行模块93.2.4.温度采集模块93.2.5.显示模块113.3.元器件清单124.系统软件设计114.1.软件流程图124.2.软件代码（见附录）135.调试部分135.1.调试中遇到的问题145.2.调试过程155.3.调试结果与分析146.总结167.参考文献

5、168.致谢169.附录16引言1设计任务与要求1.1设计题目工业机械手是能够模仿人手部的部分动作，按给定的程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置，在工业上生产中应用的工业机械手简称为“机械手”。在本设计的机械手主要是用来抓取工件，再把工件放到预定的位置，根据机械手的要求，该机械手可采用五自由度。主要是手臂的上下升降运动、回转运动、手腕的回转运动、左右伸缩运动、手部的夹紧和松开。这就是机械手的机械原理。1.2工艺要求1）臂部应承载能力大、刚度好、自重轻2）臂部运动速度要高，惯性要好3）手臂动作应该灵敏4)位置精度高1.3要

6、求实现系统基本功能采样功能：能够对温度进行采集。控制功能：能够使系统按照一定的工艺曲线进行升温和保温。显示功能：显示当前被控量的设定值、实际值，控制量的输出值。机械手的工作范围根据工艺要求和操作运动的轨迹来确定。一个操作运动的轨迹是几个动作的合成，在确定的工作范围时，可将轨迹分解成单个的动作，由单个动作的行程确定机械手的最大行程。本机械手的动作范围确定如下：手腕回转角度±115°手臂伸长量150mm手臂回转角度±115°手臂升降行程170mm手臂水平运动行程100mm2．总体方案设计2.1.系统设计方案的提出本设计是基于AT89C52单片

7、机的控制及显示电路设计，从系统的设计功能上看，系统可分为五大部分，即控制部分、传感器部分、数字显示部分、电源部分和执行部分，对于每一个部分都有不同的设计方案，起初我们组拟订了下面两种方案：1．控制部分(1)AT89C52单片机（2）其他2．传感器部分(1)（J型热电偶）铁-铜镍热电偶(2)（T型热电偶）铜-铜镍热电偶3.数字显示部分(1)采用LED数码管显示，利用多个数码管来显示数字。(2)LCD液晶屏显示。4．电源部分：(1)购买开关电源。（2）自制电源。5.执行部分（1）用交流电机。（2）用直流电机，采用集成芯片LM298与LM297

8、组成驱动电路。2.2.方案的确定（1）本设计中我们采用AT89C52单片机作为主控芯片。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，而且可编程性好。（2）J型热电偶具有线性度好，热电