电动机械手控制系统设计

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1、桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计（论文）说明书第27页共35页引言在中国工业韧带发展中，很多高生产率高精度的机械加工设备从国外引进，比如数控车床和铣床等，还有把几种机床的功能集中在一起的加工中心等。总之这类CNC机床大大的提高了工作速度，产品的加工精度，降低了工作的劳动强度，所以大受欢迎。但是这类设备引进费用也是相当的昂贵，所以国内很多企业的技术人员在原先的旧机床上进行改进，来达到提高生产率和降低工人的劳动强度，实现工业自动化，这类改进同样也大受欢迎。机械手是一种模仿人体上肢运动的机器，它能按照预定要求输送工种或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生

2、产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。因而具有强大的生命力，受到人们的广泛重视和欢迎。工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，提高劳动生产率和自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁，单调的操作，如果没有机械手那么工人的劳动强度是很高的，有时候还要用行车员工件，生产速度大大延缓，这种情况采用机械手是很有效的。此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、反射性和其他有毒、有污染环境条件上进行操作。更显其优越性，有着广阔的发展前途。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的

3、特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机

4、械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：（一）以提高生产过程中的自动化程度应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。（二）以改善劳动条件，避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作

5、疲劳或疏忽而造成的人身事故。桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计（论文）说明书第27页共35页（三）可以减轻人力，并便于有节奏的生产。综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。1任务要求与总体设计方案1.1设计任务与要求许多娱乐场合设有投币手动抓物机械手。仿照娱乐场合中的手动抓物机械手，设计机械手的控制系统，能够配合机械手的机械结构实现手动抓物。要求：在资料调查和分析的基础上，对系统进行的分析和设计；要求完成如下主要功能：（1）机械手的控制可以用单片机或PLC；（2）通过按键，实现机械手的上升、下降、左移、右移、手爪张开、闭合；（3）可采用上位机，远

6、程控制机械手的上升、下降、左移、右移、手爪张开、闭合。（4）采用电机驱动控制方式。1.2总体设计方案确定机械手的任务要求，根据任务要求初步拟定机械手的技术参数、运动形式、驱动方案、控制系统方案等。本课题主要涉及到一下三部分内容：第一，机械手的机械结构的设计；第二，使机械手摆动的设计及驱动手臂运动的选择。第三，控制系统的设计。实施方案：（1）机械手的机械结构设计按照模块化的设计方法，将机械手分为底座、大臂、中臂、前臂和手爪四个部分，共四个自由度（不包括爪开关自由度）。（2）机械手摆动的设计机械手根据手臂的动作形态，采用多关节型机械手结构紧凑，定位精度较高，控制灵活

7、范围广，占地面积小，因此本设计采用多关节型机械手。（3）驱动手臂运动的选择机械手采用电动机构驱动机械手结构简单、控制方便，驱动力较大大等特点。（4）控制系统的设计本毕设采用机械手控制系统使用VB6.0编程软件编制作上位机操作界面，人工手动操作上位机输出控制信号通过RS232串口通信发送给ATmega64单片机，单片机接收到信号后使用内部定时器模拟输出伺服电机的控制脉冲，从而实现自动控制和远程控制机械手的目的。机械手由执行机构、驱动－传动系统和控制系统这三部分组成，如图1-1所示。桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计（论文）说明书第27页共35页图1-1机械手系统

8、组成要实现机械手所期望实