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1、 学校代码： 学 号： 毕业设计（论文）BACHELOR DISSERTATION 论文题目：基于运动控制卡的四关节机械手臂 控制系统设计 学位类别： 学士学位 学科专业： 机械设计制造及其自动化 作者姓名： 导师姓名： 完成时间： 2015.5.21 1基于运动控制卡的四关节机械手臂控制系统设计摘 要 此次毕业设计我主要使用VC+6.0编程软件里的MFC appwizard进行界面编写并通过学习和研究固高科技公司的GT系列编程手册，对所设计的界面进行程序的编写完成四关节机械手臂控制系统的初步设计。在运动控制卡的基础上，通过适当的接线使其对四个闭环伺服电机驱动器进行控制，并以此实现对电机的驱动
2、，而后带动轴的运动使运动平台能够运动。本次设计主要是使电机驱动两个或者三个轴，使其在平面或者三维空间内能够协调运动，并且通过编写相关的程序让电机运转，使其既能在平面实现我们想完成的轨迹，也能在三维空间内实现既定的轨迹路线。关键词：GT运动控制器；VC+ 6.0；伺服机构；机械手 Based on the motion control card of four joint mechanical arm control system designAbstract The graduation design, I mainly use MFC in VC + + 6.0 programming so
3、ftware AppWizard interface written and through the study and research of solid high-tech companies in the GT series programming manual, procedures for the design of the interface of completed the preliminary design of the four joint robot arm control system.In the motion control card based on, throu
4、gh appropriate wiring the four closed loop servo motor drive control, and thus to achieve the motor drive, then drives the axial movement of the moving platform to move.This design is mainly the motor driving two or three axes, the in plane or three-dimensional space to coordinate movement, and thro
5、ugh the preparation of procedures related to let the motor running, which we want to accomplish the trajectory in the plane, but also to achieve the path in three-dimensional space.Keyword:GT;VC+ 6.0;Motion controller;Manipulator目录第一章绪论11.1课题背景11.2开放式控制系统11.3设计目的及要求21.3.1 设计目的21.3.2 设计要求3第二章 四关节机械手控
6、制系统的原理及组成32.1运动控制系统简介32.1.1 GT系列运动控制器52.1.2 四关节机械手72.2 GT系列运动控制器的原理82.3 安装步骤9第三章 运动控制系统界面的制作及程序的编制123.1 V C+编程123.1.1 V C+介绍123.1.2 各轴回原点的原理和程序143.1.3 整个界面中控件的程序163.2 控制系统程序的编制163.2.1动态链接库的调用173.2.2初始化183.2.3 S-曲线模式203.2.4 T-曲线模式213.2.5停止223.2.6退出233.3多轴协调运动233.3.1直线插补的两轴协调运动程序243.3.2圆弧插补的两轴协调运动程序25
7、3.3.3自定义轨迹曲线263.3.4运动控制界面的制作26第四章 设计结果与不足28第五章 总结29参考文献30致谢31第一章 绪论1.1课题背景 近来伴随着经济的快速发展，人类的手工劳动已经逐渐无法适应生产的需求，所以新的生产条件的产生就变得迫在眉睫，机器就成为新纪元生产需求的产物，并且慢慢代替了人类的手工劳动。伴随着高客气的飞速发展，人们设计出更多并且更有效的机器来替代人工劳动。大量的机器被投入到了生产中去，不但提高了生产的效率，而且也大大的节省了人力物力的消耗，并且也让精度这一人类无法控制的因素得到解决。这一改进不仅大大提高工厂的利润，而且也能被市场所接受。虽然传统机床的产生在一些方面
8、加快了经济的发展，但是它也伴随着一些问题的出现。类比于人类的手工劳动，传统的机床确实节省了人力物力，不过传统的机床在操作时需要有人在旁边，并且必须是有一定工作经验的人才能操作该机床，否则不一定能完成想完成的工作。所以问题随之也就产生了，如果要想很好的掌握机床的操作那就需要很长的时间才能实现，还有一些大件的东西要想顺利加工还需要充足的体力，所以这也就导致了在这一行业中性别也是一大限制。不过时代在发展，人类在进步，当然科技也同样如此，伴随着信息时代的到来，传统机床业逐渐升级成为现在的数控机床，数控机床的智能化比传统机床先进了很多，不过这也是数控机床与传统机床相结合的结果。数控机床不仅可以单独的实现
9、想完成的操作，而且大大的减少了人类手工的操作。相对于传统的机床，数控机床有很多的特点：是生产效率得到大幅度的提高，并且加工精度和工作时间等方面也得到进一步的提高。俗话说一分价钱一分货，数控机床的功能多那么在价钱方面也比传统的机床要贵好多。既然花了那么多前，肯定对所买的东西的性能与要求也会多一些，那么机床寿命应该是最需要关注的一点了。为了满足市场的需求，并且数控机床在功能上本身就有严格的要求，那么加工中心就产生了，众所周知要想加工比较复杂的工件那么对加工中心智能化的要求也就很高，所以随着科技发展和市场需求的不断改变，机床的升级也会慢慢实现。 传统产业的迅猛发展得益于信息时代的高新技术的发展，因此
10、以前的传统的机床产业也逐渐得到了快速的发展，并且由传统机床改进成了早期的数控机床，不过经济的发展，市场需求的不断变化，早期的数控机床也慢慢没办法适应现代生产的需求，所以进一步的改进在所难免，所以精度和柔性化都越来越高了，两者可以相互转换，就防止了以前不同类型的机床，另建部可以相互使用的情况，这个系统不但能够扩展使用，而且也可以相互之间进行操作，这也改变了以前机床间不可以互相使用的情况。这个系统不仅能互相转化利用，并且更方便，而且使机床间的沟通加强了。这次设计主要用的Microsoft Visual C+6.0里面的MFC appwizard这个程序来开发平台的。1.2开放式控制系统 在生活水平
11、不断提高的今天，人们对市场的需求就不断增加，而后市场也必须做出改变才能满足人们对市场的需求。此时一种制造系统的出现就迫在眉睫开放式控制系统。当然这并不是和普通的系统一模一样，这个系统必须具有更好的柔性，而且在功能方面也必须满足一个词多样化。开方式控制系统能够把许多东西集中在一起使用，不像以前单一的控制系统还要分散使用它，这样把需要的东西聚集在一起，更加方便消费者使用。当然这个系统也可以转换适用所谓转换使用，顾名思义就是可以在不同的机器间相互转换使用，这样就改变了以前死板的模式，扩大了使用的空间范围。这个系统不仅可以完成上述功能，还有一个功能就是扩充。这就意味着我们可以自行添加一些新的功能，当然
12、前提是在新的基础上，有了这个功能我们可以很轻松的满足用户的一些特殊需要。该系统不仅能满足新的加工需求，还能迅速的响应，更重要的是可以与其他的公司相互合作，实现集成。开发开放是控制系统并不是那么简单，他的软件开发有许多的特殊需求，这个软件必须要满足所有用户的使用，综合考虑，这个软件必须要比较全面，能让绝大多数的新用户能够轻松的运用并且最好能单独的使用。这个软件在开发时也要想到性能方面的问题，尽量要使程序能符合绝大多数用户的口味并且具有能让用户添加特殊功能的空间，并且把用户的使用情况开放。 开放性控制系统有四个比较显著的特点：第一个特点就是只要把程序插入到机床中就可以使用；第二个特点就是可以把不同
13、机床上的程序移到另一个机床使用；第三个特点就是可以让用户自行添加程序以满足特殊需求；第四个特点就是使机床间可以相互操作使用； 运动控制卡是开放性控制系统中的核心组成部分，它的特点也很鲜明，它能够发出两种不同的脉冲信号。其中一种就是单脉冲，可以表示为脉冲+方向，另一种就是双脉冲，可以表示为脉冲+脉冲，这样的话使得脉冲的误差可以很小。并且还能够实现直线插补。每个轴都能够相互独立的运动并且保证互相之间不影响，当然它的优点也并不仅止于此，例如它还可以自由的使用，因为它对外界很开放。它也可以按照你想的想法和思路来运行。当然精度高也是运动控制卡的一大优点，正因为此它可以很轻松的完成很精确的运动。连续插补功
14、能则是运动控制卡的又一大优点，也就意味着，它可以完成很多的步骤并且是在连续运动的工程中，同时还具有特别高的精度。1.3设计目的及要求1.3.1 设计目的 我的毕设是四关节机械手臂的控制系统设计，初步是用Microsoft Visual C+6.0这一编程软件编制所需要的软件系统，因为基础是运动控制卡所以也涉及了运动控制卡的开发环节与软件的一些结构和它的流程并且通过它来介绍控制系统的硬件组成还有它的工作原理。然后再运用PC+控制卡，完成对三个闭环伺服和一个开环步进电机的控制并且让电机能够带动两个或三个轴，使得控制平台能在二维平面或者三维空间内协调运动，并且通过对笔架的掌控使其能在二维平面或者三维空间内绘制图形。 1.3.2 设计要求 在使用固高科技公司GT系列运动控制器的前提下，使用Microsoft Visual C+6.0中的MFC appwizard编写界面并在界面中的相应位置插入相应的程序，使其能实现所想实现的功能。要求可以分为以下几个方面： 首先是初始化包括控制卡的初始化和各轴的初始化，在各初始化编辑程序处插入所编写的程序。 单轴的运动 对X、Y、Z、W各轴进行控制，记录下运动距离和运
