机器人关节设计实现分析毕业论文

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1、-河南科技学院2011届本科毕业论文（设计）论文（设计）题目：机器人关节的设计与实现学生姓名：周涵所在院系：信息工程学院所学专业：计算机科学与技术导师姓名：曲培新完成时间：2011-05-25.---摘要机器人关节是机器人的基础部件,其性能的好坏直接影响机器人的性能。随着数字伺服技术等电子技术的发展，机器人关节也在不断发展。本文主要研究基于舵机的机器人关节的设计与实现。本文主要了完成以下工作：采用定时器控制方法产生舵机控制的脉冲信号，为了能实现活动关节根据输入角度准确定位和微调，设计加入了矩阵键盘调控系统。在硬件搭建方面，设计了基

2、于STC89C52的2路脉冲信号的舵机硬件控制电路系统。之后对系统所使用的编辑软件和调试工具进行了简要说明，并详细介绍了软硬件的主要模块的设计和实现过程，以及重要部分的调试和仿真的具体过程。最后，根据软硬件设计结果，制作了一个极坐标结构的机器人关节，能够完成分别在水平和竖直方向的比较精确的控制。关键词舵机，机器人关节设计.---AbstractRobotsjoint,isabasicpartofrobot,whoseperformancewilldirectlyaffectarobot.Withthedevelopmentofel

3、ectronictechnologysuchasdigitalservo,thetechnologyofrobotjointisdevelopingcontinually.Thispaperisstudyinghowtodesignedand(实现)atwo-(自由度)robotjointbasedondigitalservo.Keywordscellularphonevirus,…………loopholes,Bluetooth.---目录1.绪论51.1.课题背景51.2.舵机简介51.3.本文研究的工作72.系统的总体设计思路7

4、3.硬件设计与实现83.1.主要元器件介绍83.1.1.舵机83.1.2.STC89C5283.2.硬件的设计过程83.2.1.工作电源控制电路93.2.2.1602显示控制电路93.2.3.矩阵键盘的设计电路103.2.4.舵机与系统接口电路113.2.5.机器人关节的外形设计113.3.硬件的实现过程113.3.1.电路板的设计过程113.3.2.硬件的组装过程124.软件的设计与实现124.1.单片机的C语言及其开发工具124.2.各模块程序设计134.2.1.脉冲信号产生模块134.2.2.矩阵键盘控制模块144.3.数据

5、处理155.仿真与调试165.1.硬件电路的仿真设计165.2.单片机的程序调试166.总结16致谢17附录117附录218附录319.---绪论1.1.课题背景从一战以来，机器人学和飞机、火箭、计算机等一样，也日益发展成为我们日常生活不可或缺的科学技术，机器人的应用广泛，从传统的自动化制造领域，到人类的日常生活，再到茫茫星系的探索，都已经离不开机器人。机器人关节是机器人的基础部件,其性能的好坏直接影响机器人的性能。机器人关节的种类有很多，根据机器人的功能不同，关节的配置和运动系统的形式叶都各不相同。工业机器人关节根据输出运动形式

6、的不同分为移动关节和转动关节：根据传动机构的不同可以分为齿轮传动、连杆传动和摆线针轮减速传动；根据驱动器形式的不同可以分为电驱动关节、气压驱动关节、液压驱动关节和特种驱动关节等等。仿人机器人也是当今机器人爱好者研究的热点之一，仿人机器人因为外型类人则其关节可以分为上肢关节和下肢关节。微型机器人则是利用集成电路微细加工，将驱动器，关节传动装置以及传感器控制器和电源等集成在很小的多晶硅上。总体来看机器人关节呈现出大力矩，高精度，反应灵敏，小型化，标准化和模块化的趋势和发展。工业机器人常见的关节形式有移动关节和转动关节。应用最多的工业机

7、器人是多关节机器人，它主要是由多个回转关节和连杆组成，模拟人的肩关节、肘关节和腕关节等的作用。其关节与仿人机器人的肩、肘、髋关节不同的是自由度的个数。通常工业机器人的肩肘髋的关节的自由度为1。仿人机器人主要分为仿人手臂型和仿人双足型。仿人手臂型主要是研究7自由度手臂和多自由度操作臂、多指灵巧手及手臂和灵巧手的组合。仿人双足型主要研究步行机构及步行特性，下肢关节结构是步行质量好坏的关键。1.2.舵机简介在机器人关节的设计中，电机是至关重要的一部分，电机就像是机器人关节的肌肉，只有正确的配置和使用电机才能使机器人关节正常运转起来。常见

8、的电机主要有直、交流电机，而直流电机一直在机器人设计中占有主导地位。直流电机可以分为连续转动电机和步进电机2种，主要区别是连续转动的电机在通电后主轴连续转动，只有当断电或者电机提供的驱动力无法驱动负载时，主轴才停止转动或这阻塞；步进电机则是通电后主