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
口
讫
日
期
2013年们月1日至2014年3月8
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
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
3」机械手的执行机构 4
5
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
12
19
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。在机械手设讣中，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
工业机械手是近儿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。在我国近儿年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到***的重用。
二、机械手的概述
工业机器人山操作机（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，适用范圉比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。山于通用机械手能很快的改变工作程疗:，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，随着单片机性能价格比的不断提高，单片机的应用领域非常广泛，
U前，单片机已在国内外广泛应用于冶炼、机械、石油、交通运输等各个方面。一般来说，单片机是自动生产线上不可缺少的控制部件。单片机作为一种通用的工业控制器，适用于工业机械手的控制。在该设计中，机械手的手爪的抓紧、放松采用气圧驱动，手臂的上升、下降山步进电机来驱动，底盘的旋转山直流电机驱动，控制部分釆用51单片机，型号为ST89C51。
U前，机械手向越来越紧凑，越来越快，越来越强力的方向发展，因为，紧凑的设计可便于在车间中安装。较快的速度可提高生产量，而提高有效