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1、太原工业学院毕业设计诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 基于MATLAB的机器人柔性手臂控制系统设计 系部： 机械工程系 专业： 机械电子工程 学号： 112012231 学生： 指导教师（含职称）： （导师） 1课题意义及目标 通过这次毕业设计，综合运用有关于柔性手臂的有关知识，深入了解动力学，建立 一个精确的模型来完成毕业设计，为今后从事的类似的工作打下一个基础。2主要任务 1）柔性手臂的设计； 2）运动模型建立； 3）基于MATLAB程序设计的运动仿
2、真3主要参考资料 1陈东良,张群,王立权,左勇胜 .一种手臂型机器人的设计与实现C 2高常青.基于MATLAB的盘形凸轮设计与运动仿真C 3任 辉. 基于MATLAB 的联轴传动机构的虚拟设计与运动仿真 C4进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1毕业设计选题及开题答辩；3月3日3月23日2参考资料确定柔性手臂方案；3月24日4月13日3毕业设计中期准备；4月14日5月4日4结构设计及论文撰写；5月5日6月1日5完成毕业论文及答辩工作；6月2日6月22日审核人： 年 月 日43太原工业学院毕业设计基于MATLAB的机器人柔性手臂控制系统设计摘 要：本设计主要讲了机器人柔性手臂及控制系统的设计。本
3、设计的第一部分提出了自由度设置、机械设计和控制系统设计等三个研究要点。第二部分包含机器人柔性手臂的结构设计。第三部分包含本项目中的传感器和动力源。第四部分设计机器人柔性手臂的控制系统方案，建立硬件系统，确定系统的软件结构，编写了其控制程序。最后，本文提出了一些有待改进之处，附带些许解决意见。关键词：机器人柔性手臂，控制系统 Robot flexible arm control system based on MATLABAbstract：This design mainly talks about the design of robot flexible arm and control sys
4、tem. In the first part of the design, the freedom setting, mechanical design and design of the control system are three main points of the research.The structure design of robot flexible arm is included in the second part.The third part contains the sensor and power source for this project.In the fo
5、urth part, the design of the robot flexible arm is designed, the hardware system is built, the software structure is determined, and the program is written.In the end, the paper puts forward some improvements to be improved, with some suggestions to solve the problems.Keywords: robot flexible arm, c
6、ontrol system目 录1 绪论.11.1 机器人的发展过程.11.2 拟人机器人的发展概况.11.3 研究要点.22 柔性手臂总体结构设计.22.1 柔性手臂设计原则.22.2 总体结构设计.42.2.1 机器人柔性手臂自由度确定和关节设置.42.2.2 机器人的手臂结构设计.43 动力源及传感器.53.1 动力源概述.53.2 动力源的选用.63.3 舵机及其控制原理.63.3.1 舵机的内部结构73.3.2 舵机的工作原理73.3.3 舵机的控制83.3.4 舵机的运动速度83.4 直流无刷电机和控制原理.83.4.1 直流无刷电机介绍 .93.4.2 直流无刷电机工作原理.10
7、3.5 传感器.104.1 控制方案概述.114.2 手臂硬件需求分析.114.3 控制系统结构.124.4 CPU板设计134.4.1 控制板设计.134.5 电机驱动板设计145.1 软件控制功能概述.165.2 主程序设计.165.2.1 主程序流程.165.2.2 初始化程序.175.2.3 任务处理循环.175.3 任务子程序设计.185.3.1 任务常数表.185.3.2 任务子程序泣程.185.4 目标点控制子程序.205.4.1 Motor常数表.205.4.2 目标点控制流程.205.5 关节归零子程序.215.6 其它子程序.236 总结.25参考文献.28致 谢.35第一
8、章绪论1.1 机器人的发展过程现代机器人从二十世纪中期开始研究，他是在计算机技术和自动化技术发展起来的。1948年阿贡实验室生产了第一代的遥控机械。1968年，日本崎重工引进了机器人制造技术，开启了日本的机器人时代。经过近十年的努力，开发了具有点焊、弧焊功能的简易经济型机器人，开始把机器人应用到汽车工业、机械制造业、铸造工业等，形成了一定规模的机器人产业。更多的机器人商品出现是在二十世纪八十年代，首先是在工业发达国家的工业生产中得到应用。1980年，大约有3万台机器人在工业中得到了应用。进入20世纪90年代后，机器人技术进入了大发展时期。到2000年，服役的机器人大约有100万余台。70年代末
9、我国的机器人技术开始起步，掌握了机器人简单技术后，生产了部分机器人关键元器件。但是此时我国的机器人技术及其应用的水平和国外相比有很大的距离。直到现在，我国的机器人技术开始取得成果。中国工程院院长宋健曾说：“机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成就。1.2拟人机器人的发展概况拟人机器人的研发始于21世纪60年代，只有四十多年的历史，却有着飞跃式的发展。 1968年，美国的RSmosher研制了双足步行机器人后，开始了拟人机器人研制的新篇章。本田公司在2000年推出了新型双脚步行机器人，与“P3”相比，更加的小巧轻便，能够更容易的接近人类的生活方式。2003年12月18日，日本索尼公
10、司研制的又一款会跑的人形机器人。使得拟人机器人的研制上升了一个更高的水平，让拟人机器人更加的实用化，工程化和市场化。世界许多国家的研究机构推出的新的研究计划雨后春笋般冒出，推动了拟人机器人的大发展。在国内，许多高等院校也开始了机器人的研制。但是所有的事物都不可能十全十美，其机构复杂，功率重量比低，难以实现灵巧运动及高速动态姿态是需要解决的问题。1.3研究要点1)机器人柔性手臂自由度确定肩关节、大臂、肘关节、小臂、腕关节和手等各部分组成了人类的手臂，相同的是，拟人机器人手臂也是由这些部分组成。手臂的自由度数量与机器人舞蹈动作的性能之间的关系非常密切。自由度过少，机器人动作无法完成。自由度过多，机器人的体积过大、重量增加、结构更加的复杂，增大了控制工作量，接口需求和控制难度也相应的会增大不少，控制系统的硬件和软件都复
