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1、长 春 大 学 工业机器手自动控制系统共 38 页 第 1 页 装 订 线 目录第 1 章 绪论 .31.1 机器手系统概述 .31.3 本课题所要做的主要内容、目的及意义 .51.3.1 本论文主要研究物料分拣机器手以下几个方面的内容： .51.3.2 研究工业机器手自动控制系统的目的及意义 .5第 2 章 单片机机器手系统的总体结构 .72.1 控制系统的总体结构 .72.2 机器手控制系统 .82.3 单片机系统 .92.3.1 AT89C51 的基本结构.92.3.2 AT89C51 的基本特性及引脚定义.92.3.3 AT89C51 的引脚功能说明.92.4 系统主程序程序 .122
2、.4.1 硬件选择 .122.4.2 系统主要程序构成 .122.5 驱动电路 .132.6 供电电源 .14第 3 章 机器手系统的总体设计 .163.1 总体设计方案 .163.2 硬件电路设计 .163.2.1 步进电机的结构原理和特点 .163.2.2 机器手的组成 .183.2.3 机器手的结构原理 .19第 4 章 系统的程序设计 .204.1 主程序软件设计 .204.2 子程序软件设计 .204.3 系统电路原理图设计.224.3.1 电源模块.224.3.2 旋转底盘、机器手爪模块.224.3.3 指示灯模块.234.3.4 限位开关模块.234.3.5 机器手臂步进电机驱动
3、模块.24长 春 大 学 工业机器手自动控制系统共 38 页 第 2 页 装 订 线 4.3.6 底盘光电对射耦合器模块.254.3.7 微控制器核心模块.254.3.8 系统整体原理图.26第 5 章 总结 .27参考文献 .28致谢 .29附录 .30长 春 大 学 工业机器手自动控制系统共 38 页 第 3 页 装 订 线 第第 1 章章 绪论绪论1.1 机器手系统概述机器手系统概述机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益
4、有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。工业机器手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机器手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机器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。机器手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机器手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发展起
5、来的一门新兴的技术，它更加促进了机器手的发展，使得机器手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机器手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机器手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。机器手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、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。机器手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。1.21.2 机器手的发展和现状机器手的发展和现状机器手首先是从美国开始研制的。 1958 年
6、美国联合控制公司研制出第一台机器。它的结构是：机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。1962 年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机器手。商名为 Unimate（即万能自动）。运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动；控制系统用磁鼓作为存储装置。不长 春 大 学 工业机器手自动控制系统共 38 页 第 4 页 装 订 线 少球坐标通用机器手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司 ,专门生产工业机器手。1962 年美国机械制造公司也实验成功一种叫 Vewrsatran 机器手。该机器手
7、的中央立柱可以回转、升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。虽然这两种机器手出现在六十年代初，但都是国外工业机器手发展的基础。1978 年美国 Unimate 公司和斯坦福大学，麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vicarm 型工业机器手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差小于 1 毫米。联邦德国机械制造业是从 1970 年开始应用机器手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。日本是工业机器手发展最快、应用最多的国家。自1969 年从美国引进两种机器手后大力从事机器手的研究。目前，随着单片机等控制器的发展，工业机器手在自动控制和定位精度上有了很大提高。 机器手是近几
8、十年发展起来的一种高科技自动化的生产设备。机器手是机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器的优点。尤其体现了人的智能和适应性。机器手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在全国经济各领域有着广阔的发展前景，随着工业自动化的发展，出现了数控加工中心，它在减轻工人的劳动强度的同时，大大提高了劳动生产率，但是数控加工中心加工中常见的上下料工序，通常乃采用人工操作或传统继电器控制的半自动化装置。前者费时费工，效力低；后者因设计复杂，需要较多继电器，接线复杂。容易车体震动干扰，而存在可靠性差，故障多，维修困难等问题。可编程控制器单片机控制的上下料机
9、器手控制系统动作简便，线路设计合理，具有较强的抗干扰能力。保证了系统运行的可靠性，降低了维修率。提高了工作效率。机器手技术涉及到力学，单片机，自动控制技术，传感器技术计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。机器手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，他又多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。在工资水平较低的中国，分拣行业尽管仍属于劳动密集型，机器手的使用已经越来越普及，那些电子和汽车业的奥美跨国公司很早就在它们设在中国的工厂中引进了自动化生产。但现在的变化时那些分布在工业密集的华南，华东沿海地区也开始对机器手表现出越来越浓厚的兴趣，因为他们要面对工人流失率高，以及交带来的挑战。随我国工业生产的飞跃发展，自动化程度的迅速提高，实现工件的装卸，转向，输送或分拣流程越来越节约劳动力，可见机器手的大力发展有着很重要的意义。长 春 大 学 工业机器手自动控制系统共 38 页 第 5 页 装 订 线 1.3 本课题所要做的主要内容、目的及意义本课题所要做的主要内容、目的及意义1.3.1 本论文主要研究物
