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1、吉林大学珠海学院毕业设计六自由度机械手臂控制系统设计TheControlSystemDesignofManipulatorwithSixDof系别：电子信息系专业：自动化姓名：郑晓彬学号：03101512指导教师姓名、职称：张贺东、副教授完成日期年月日吉林大学珠海学院本科毕业设计开题报告选题六自由度机械手臂控制系统设计院系电子信息系专业自动化学生姓名郑晓彬指导教师张贺东本选题的意义及国内外发展状况：随着工业生产效率的提高以及单片机在机械控制方面的广泛应用，机械手已逐步代替人工操作，在工厂车间得到

2、了广泛的应用。在工业生产中，应用机械手的意义可以概括如下：1、提高了生产过程中的自动化程度2、改善了劳动条件，避免人身事故3、可以减轻人力，便于规模化生产我国机械手技术起步较晚，进入20世纪90年代后，机械手的研究步入正轨，在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品的装配流水线上都得到了广泛应用。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。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手，接着德国机械制造业从1970年开始应用

3、机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进两种机械手后，大力从事机械手的研究。研究内容：1、机械手控制技术：重点研究模块化控制系统。2、多传感器系统：为进一步提高机械手的适应性和自由度，多传感器的应用是问题解决的关键，此外还需研究传感器系统的实用性。3、机械手遥控技术：自动和半自动技术，机械手与操作者之间的协调控制。4、模拟人手控制技术：通过手臂的动作直接控制机械手。4研究方法、手段及步骤：首先查阅机械手臂的相关设计资料，

4、包括书籍、期刊、论文。在此基础上，分析确定六自由度机械手臂的设计方案。机械手的整体设计形式，主要取决于机械手的工作要求、运动形式、作业环境等。再进行机械手硬件结构的设计和安装。用电位器组装一个相同自由度的关节控制器，用以控制六自由度机械手。分模块进行编程。这些模块有：舵机控制模块、电位器AD采样模块、无线传输模块。各模块调试完之后，再进行系统的整体调试。参考文献：[1].宋伟刚.机器人学——运动学、动力学与控制[M].北京：科学出版社,2007[2].富巍、刘美俊．排爆机器人的研究与开发[M].

5、北京：电子工业出版社,2010[3].丹尼斯·克拉克、迈克尔·欧文斯.机器人设计与控制[M].宗光华、张慧慧译．北京：科学出版社,2004[4].迈克﹒普瑞德科．机器人控制器与程序设计[M].宗光华、李大寨译．北京：科学出版社,2004[5].郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社,2009[6].H.Asada、J.-J.E.Slotine．RobotAnalysisandControl[M]．Wiley-Interscience,19864摘要机械手作为机器人领域的一

6、个重要组成部分，它广泛的应用将有助于提高劳动生产效率和工作效率，节约人工成本，减轻劳动强度，改善工作条件，在未来将拥有非常广阔的应用前景。此次研究的机械手采用电位器作为传感器，由人手直接操作机械手的完成动作。机械手硬件由四个部分组成，分别是底座、手臂、手腕、夹持器，每一部分都由舵机单独控制，使用铝合金支架，并配套螺丝、螺母进行组装和固定。ATmega16单片机作为控制系统的核心，分为主机和从机两部分。主机对电位器模拟量进行采样，A/D转换的数字量结果发送给从机，从机把接收到的数字量转化为PWM信

7、号控制舵机，使舵机转动相应的角度。本设计主要研究六自由度机械手遥控技术，即机械手与操作者之间的协调控制。模拟人手控制技术，即通过安装在手臂上的电位器感知人手的动作位置，从而直接控制机械手完成相应的动作。关键字：ATmega16；舵机；A/D采样4TheControlSystemDesignofManipulatorwithSixDofABSTRACTManipulatorisanimportantpartinthefieldofrobot.Itswideapplicationwillcontri

8、butetoincreasinglaborproductivityandoperatingefficiency,savinglaborcost,reducinglaborintensityandimprovingtheoperationconditions.Manipulatorwouldhavelimitlessapplicationinthefuture.Inthisstudy,manipulatoradoptspotentiometerassensors,whichcompletesthe