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1、AVR单片机控制的多轴机械臂系统设计刘忠超,等AVR单片机控制的多轴机械臂系统设计DesignoftheMulti-AxisManipulatorSystemControlledbyAVRMCU刘忠超肖东岳翟天嵩(南阳理工学院电子与电气工程学院,河南南阳473004)摘要:以Atmel公司的AVR1280单片机为核心控制器,设计研制了六自由度多轴机械臂,对机械臂控制系统进行了硬件和软件设计。采用D-H法建立了六自由度机械臂数学建模,在Matlab中实现了运动仿真,并通过LabVIEW软件完成了上位机监控程序的设计。调试结果表明,系统整体运动灵活,协调性
2、较好,能够实现机械臂远程控制以及轨迹规划功能,有着非常广阔的应用前景。关键词:AVR单片机机械臂D-H法Matlab建模LabVIEW轨迹规划中图分类号:TM571;TP311文献标志码:ADOI:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201505010Abstract:WiththeAVR1280MCUfromAtmelCorp.asthecorecontroller,themulti-axismanipulatorwithsixdegreesoffreedomhasbeendesignedanddeveloped,andthe
3、hardwareandsoftwareofthecontrolsystemforthemanipulatoraredesigned.ByusingD-Hmethod,themathematicalmodelofthesixdegreesoffreedommanipulatorisestablished,themotionsimulationisimplementedinMatlab,andthedesignofPCmonitoringprogramiscompletedthroughLabVIEWsoftware.Theresultofdebuggin
4、gshowsthattheoverallmotionofthesystemisflexiblewithgoodcoordination.Thesystemcanrealizeremotecontrolofthemanipulatorandthefunctionoftrajectoryplanning,soitpossessesverybroadapplicableprospects.Keywords:AVRMCUManipulatorDenavit-HartenbergmethodMatlabmodelingLabVIEWTrajectoryplann
5、ing以Atmel公司的AVR1280单片机为核心控制器,0引言通过人机接口模块、语音模块以及伺服电机,设计了六根据国际标准化组织(ISO)的定义,工业机器人自由度机械臂的控制系统以及舵机控制系统。通过控是指通过自动控制而具有操作功能和移动功能,以及制系统主程序以及LabVIEW上位机监控界面的编写,[1]可以通过编程来完成各种作业的机器。多轴机械臂实现了六自由度多轴机械臂单自由度、多自由度以及在设备装配、焊接、自动喷漆、自动化生产线等领域有轨迹规划功能,并能实现对运动位姿的远程监控。着极其广泛的应用,它采用机械手来替代传统的人工1系统硬件设计作业方式
6、,大大减轻了劳动强度,提高了生产效率,并[2]且可以减少因人工疏忽造成的安全事故。系统结构如图1所示。图1多轴机械臂系统框图Fig.1Blockdiagramofthemulti-axismanipulatorsystem机械臂的硬件系统主要由上位机PC监控部分、河南省重点科技攻关基金资助项目(编号:132102210102)。AVR1280主控板部分以及机械臂舵机控制板组成。修改稿收到日期:2014-12-05。其控制系统以Atmega1280控制器为核心,外部硬件模第一作者刘忠超(1979-),男,2007年毕业于西北农林科技大学农业块主要有语音模
7、块、显示模块、按键模块、无线收发模电气化与自动化专业,获硕士学位,讲师;主要从事机器人、智能化检测与控制的研究。块以及电源模块。其工作原理为Atmega1280主控板40PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONVol.36No.5May2015AVR单片机控制的多轴机械臂系统设计刘忠超,等通过RS-232与上位机监控计算机通信,在PC上选择之间的通信,在上位机上实现对机械臂的控制。相应的功能模式,经过RS-232通信协议发送控制数据1.6电源电路给AVR主控板。主控板分析出要进行的运动形式及多轴机械臂控制系统采用7.4V的锂电池
8、供电,各种参数,通过RF无线传输把数据发送给六自由度锂电池比镍氢电池供电电流大,足以让舵机正常
