单片机控制机械手臂的设计与制作

２００８年８月第８期（总第１１７期）

广西轻工业

ＧＵＡＮＧＸＩＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＩＧＨＴＩＮＤＵＳＴＲＹ

计算机与信息技术

基于单片机的机械手臂控制系统设计

方龙，陈丹，肖献保

（解放军蚌埠坦克学院电子室，安徽蚌埠２３３０５０）

【摘要】

分别介绍了ＡＴ８９Ｃ５１单片机、机器手臂以及伺服电机的硬件结构以及工作原理，进一步详细讨论了基于

ＡＴ８９Ｃ５１单片机控制的机器手臂系统的设计。

【关键字】机器手臂；ＡＴ８９Ｃ５１；伺服电机【中图分类号】ＴＰ３６８【文献标识码】Ａ

【文章编号】１００３－２６７３（２００８）０８－８９－０２

１引言

机器手臂是近几十年来涌现的一种工业技术装备，它能模

仿人体上肢某些动作，在生产过程中代替人搬运物件或操持工具进行操作。在工业生产中应用机器手臂，可以提高劳动生产率，保证产品质量，减轻工人劳动强度，实现生产过程自动化。因此近年来工业机器手的应用越来越普遍。

机器手臂具有两个部分：控制部分和直接进行工作的部由于采用分。控制系统通过编程，决定直接工作的机器臂部分。程序控制，所以很容易根据需要改变其工作方式和任务。

本设计结合坐标式三自由度机器机器手臂模型，应用单片机控制。该手臂具有二或三个关节，夹持装置，采用３台微型伺转臂、抓取物体等简单动作。服

课程设计说明书

目 录

1 引言............................................................................................................................ 1 2 机械手概述................................................................................................................ 2

2.1 机械手的概念和分类...................................................................................... 2 2.2机械手的总体结构........................................................................................... 2 2.3机械手工作原理...........................................

江 西 理 工 大 学 本 科 毕 业 设 计（论文） 题 目：单片机控制的无线门铃的设计与制作 学 院：理学院 专 业：电子信息科学与技术 班 级：电科072班 学 号：18号 学 生：杨霞 指导教师： 叶坤涛 职称：副教授 时间：2011年6月3日 江 西 理 工 大 学

本 科 毕 业 设 计（论文）任 务 书

理学院 电子信息科学与技术专业 2007级(2011届）2 班 杨霞 18号

题 目 单片机控制的无线门铃的设计与制作

专题题目（若无专题则不填）：

原始依据(包括设计（论文）的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等)：

工作基础：微电子技术、无线电技术和网络技术的发展以及单片机技术及其领域的不断深入，我们开始对自身的居住坏境和生活水平提出了更高的要求，格式门铃应运而生。

研究条件：在社会科技进步与发展的今天，无线技术产品的使用已经十分广泛现已阔至乡村小巷，它给我们带来的便利也已深入人心。加上对无线门铃的前期研究，出现了各种门铃。我们可以再次基础上加以改进和创新，得到我们想要的门铃。

应用环境：传统的有线门铃和如今的无线门铃都应用

江 西 理 工 大 学 本 科 毕 业 设 计（论文） 题 目：单片机控制的无线门铃的设计与制作 学 院：理学院 专 业：电子信息科学与技术 班 级：电科072班 学 号：18号 学 生：杨霞 指导教师： 叶坤涛 职称：副教授 时间：2011年6月3日 江 西 理 工 大 学

本 科 毕 业 设 计（论文）任 务 书

理学院 电子信息科学与技术专业 2007级(2011届）2 班 杨霞 18号

题 目 单片机控制的无线门铃的设计与制作

专题题目（若无专题则不填）：

原始依据(包括设计（论文）的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等)：

工作基础：微电子技术、无线电技术和网络技术的发展以及单片机技术及其领域的不断深入，我们开始对自身的居住坏境和生活水平提出了更高的要求，格式门铃应运而生。

研究条件：在社会科技进步与发展的今天，无线技术产品的使用已经十分广泛现已阔至乡村小巷，它给我们带来的便利也已深入人心。加上对无线门铃的前期研究，出现了各种门铃。我们可以再次基础上加以改进和创新，得到我们想要的门铃。

应用环境：传统的有线门铃和如今的无线门铃都应用

江 西 理 工 大 学 本 科 毕 业 设 计（论文） 题 目：单片机控制的无线门铃的设计与制作 学 院：理学院 专 业：电子信息科学与技术 班 级：电科072班 学 号：18号 学 生：杨霞 指导教师： 叶坤涛 职称：副教授 时间：2011年6月3日 江 西 理 工 大 学

本 科 毕 业 设 计（论文）任 务 书

理学院 电子信息科学与技术专业 2007级(2011届）2 班 杨霞 18号

题 目 单片机控制的无线门铃的设计与制作

专题题目（若无专题则不填）：

原始依据(包括设计（论文）的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等)：

工作基础：微电子技术、无线电技术和网络技术的发展以及单片机技术及其领域的不断深入，我们开始对自身的居住坏境和生活水平提出了更高的要求，格式门铃应运而生。

研究条件：在社会科技进步与发展的今天，无线技术产品的使用已经十分广泛现已阔至乡村小巷，它给我们带来的便利也已深入人心。加上对无线门铃的前期研究，出现了各种门铃。我们可以再次基础上加以改进和创新，得到我们想要的门铃。

应用环境：传统的有线门铃和如今的无线门铃都应用

江 西 理 工 大 学 本 科 毕 业 设 计（论文） 题 目：单片机控制的无线门铃的设计与制作 学 院：理学院 专 业：电子信息科学与技术 班 级：电科072班 学 号：18号 学 生：杨霞 指导教师： 叶坤涛 职称：副教授 时间：2011年6月3日 江 西 理 工 大 学

本 科 毕 业 设 计（论文）任 务 书

理学院 电子信息科学与技术专业 2007级(2011届）2 班 杨霞 18号

题 目 单片机控制的无线门铃的设计与制作

专题题目（若无专题则不填）：

原始依据(包括设计（论文）的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等)：

工作基础：微电子技术、无线电技术和网络技术的发展以及单片机技术及其领域的不断深入，我们开始对自身的居住坏境和生活水平提出了更高的要求，格式门铃应运而生。

研究条件：在社会科技进步与发展的今天，无线技术产品的使用已经十分广泛现已阔至乡村小巷，它给我们带来的便利也已深入人心。加上对无线门铃的前期研究，出现了各种门铃。我们可以再次基础上加以改进和创新，得到我们想要的门铃。

应用环境：传统的有线门铃和如今的无线门铃都应用

（摘要 与目录在最后）

第一章 绪论

1.1机械手的概述 1.1.1机械手的简介

机械手是模仿着人手的部分动作，按照给定程序、轨迹和要求能实现自动抓取、搬运的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手叫做“工业机械手”。在实际生产中，应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率，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下，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，在机械加工、冲压、锻、铸、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等领域得到了越来越广泛的应用。

国内外对机器人及机械手所作的定义不尽相同。国际标准化组织对机器人的定义:机器人是一种能自动定位、可控的可编程的多功能操作机。这类操作机具有几个轴在可编程序操作下，能处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务。

美国国家标准(NBS)对机器人的定义:“一种可编程，并在自动化控制下执行某种特定操作和移动作业任务的机械装置。”日本工业机器人协会对工业机器人的定义:“一种装备有记忆装置和最终执行装置，能够完成各种移动来代替人类劳动的通用机器。”它又分为以下两种情

新疆工业高等专科学校

实 训 报 告

实 训 科 目 PLC基础及应用

系 部 电气与信息工程系 专 业 生产过程自动化 班 级 08-23-（1）班 姓 名 孙 玉 莲

实 训 地 点 仓房沟校区311教室

指 导 教 师 毛 昀 老 师 完 成 日 期 2010年12月2日

新疆工业高等专科学校教务处印制

说 明

一、报告封面必须按指定封面用钢笔或炭素笔填写，字体要规范。 二、报告应含有以下内容： 1、前言

2、实习目的及要求 3、实习时间 4、实习地点 5、实习单位和部门

6、实习内容：按实习大纲、实习进度计划的要求和规定，并结合自己的体会写。 7、实习总结

指导教师评语及成绩评定

教师评语： 年 月 日 评定结果

基于单片机控制的管道施工机械手控制系统研究

摘要：随着机械技术和计算机技术的不断发展，近几年机器人技术也有了质的飞越。目前我国在机械手方面的应用主要在机床的焊接、加工、锻造、制造等机械加工方面的领域，但是在工程机械领域方面机械手的品种、质量、数量级性能等还很难满足我国工业生产的发展需求，所以，机械手在工程机械领域的应用和扩展迫在眉睫。本文基于单片机控制的管道施工机械手控制系统进行了设计，并在此基础之上进行了分析和探讨。

关键词：单片机控制；管道施工；机械手控制

前言

管道施工机械手最早起源于美国一所大学的实验室，该实验室在21世纪之前就已经研究并开发出第一代的大型混凝土管道施工机械手。近几年，我国在对管道施工机械手进行研究的过程中也取得了一些比较显著的成绩。目前，我国对管道施工机械手的定位、结构、路径规划、参数优化等方面的研究比较多，但是基于单片控制的管道施工机械手方面的研究还比较欠缺。

1.单片机控制的管道施工机械手控制系统

1.1MSP430模块以及外围电路

MSP430模块以及外围电路主要使用的芯片有以下几种：MSP430、MAX232、74LS373。MSP430是编写程序和烧制程序的过程中所用到的一种单片机，上位PC机通过编

课 程 设 计

（论文）

题目 基于单片机的机械手关节直流电机

控制电路

班 级 学 号 学 生 姓 名

沈阳航空航天大学

课 程 设 计 任 务 书

课 程 名 称 专业综合课程设计 院（系）专业 班级 课程设计题目 基于单片机的机械手关节直流电机控制电路 课程设计时间:

课程设计的内容及要求：

利用单片机、电路板开发基于单片机的机械手关节直流电机控制电路，实现机械手关节直流电机控制电路，使直流电机对一个机械手壁关节的启、停、正转、反转控制。 具体要求如下：

（1） 按以上要求制定设计方案，并绘制出系统工作框图及程序 流程图； （2） 按要求设计单片机的外围电路，给出电路原理图； （3） 编写主要程序；

（4） 用protus进行仿真，给出仿真电路图；

（5） 单片机仿真器、电路板、电源等硬件正确可靠地连接； （6） 按键控制直流电机进行正反转，使机械手关节活动；

指导教师 年 月 日 负责教师 年