文档介绍：江苏城市职业学院
毕业设计(论文)
( 2014 届)
设计(论文)题目工业机械手结构设计
及其控制系统
办学点(系) 江苏城市职业学院张家港办学点
专业机械设计与制造
班级 11机械(普)
学号 1**********
学生姓名朱涛
起讫日期 2013年11月1日至2014年3月8日
地点江苏城市职业学院张家港办学点
指导教师王益飞职称讲师
目录
一工业机械手的发展趋势…………………………………………………. 3
二机械手的概述……………………………………………………………..3
三机械手总体方案的设计………………………………………………….4
机械手的执行机构………………………………………………………………….4
机械手的驱动要求………………………………………………………………….5
机械手的控制方案………………………………………………………………….6
四机械手的受力分析及尺寸确定…………………………………………..6
五驱动机构的设计与计算…………………………………………………..9
六控制系统的设计与编程………………………………………………….12
单片机控制电路的设计……………………………………………………………12
控制面板的设计……………………………………………………………………19
控制程序的设计……………………………………………………………………20
七机械手控制系统的调试…………………………………………………..22
八设计总结…………………………………………………………………..22
参考文献………………………………………………………………………..23
工业机械手结构设计及其控制系统
朱涛
摘要:机械手技术涉及到电子、机械学、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域,是一门跨学科综合技术。随着工业自动化发展的需要,机械手在工业应用中越来越重要。文章主要叙述了机械手的设计过程,文章中介绍了机械手的设计理论与方法。本设计以AT89C51 单片机为核心,控制步进电机的启停、速度和方向,完成了筛选机械手基本要求和发挥部分的要求。在机械手设计中,采用了PWM 技术对电机进行控制,通过对占空比的计算达到精确调速的目的。
关键词:四相步进电机,AT89C51 单片机,电机控制
一、机械手的发展趋势
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力,在国民经济领域有着广泛的发展空间。
机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识:其一、它能部分的代替人工操作;其二、它能按照生产工艺的要求,遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸;其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配,从而大大的改善了工人的劳动条件,显著的提高了劳动生产率,加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而,受到很多国家的重视,投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合,应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展,并且取得一定的效果,受到***的重用。
二、机械手的概述
工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作,自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平,可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中,它代替人进行正常的工作,意义更为重大。因此,在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。机械手的结构形式开始比较简单,专用性较强,仅为某台机床的上下料装置,是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作,适用范围比较广的
“程序控制通用机械手”,简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序,适应性较强,所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。步进电机的技术的日益成熟和广泛应用,使其定位精度高,便于控制的优势得以发挥,将步进电机与气动组合应用,使机械手的性能大大提高。同时,随着单片机性能