开题报告-多自由度串联机械臂的控制系统设计与实现.doc

南阳理工学院毕业设计（论文）开题报告 电子与电气工程 学院 自动化 专业 课题名称： 多自由度串联机械臂的控制系统设计与实现 学生姓名： 学 号： 指导教师： 报告日期： 2014-1-51本课题所涉及的问题在国内（外）的研究现状综述很早以来人们就幻想有一种拟人机械，能实现如人的手脚一样灵活自由的运动，能代替人从事各种复杂的劳动。随着人类认识的不断深入，和科学技术的不断进步，这种梦想正逐渐成为现实。目前机器人已广泛应用到工业生产中，从事电焊、弧焊、喷漆、装配、搬运等工作。在汽车工业、电子工业、核工业等工业部门，在服务、娱乐、医疗等行业，在深海、外太空等人类极限能力以外的应用领域，机器人发挥着巨大的不可代替的作用。(1)、本课题主要涉及问题：通过所做课题,综合设计机械臂硬件电路（包括恒流驱动电路和位置反馈电路），通过姿态解算算法完成机械臂空间姿态的结算，通过MCU数据处理上传到上位机监控设备中显示出来。(2)、在高技术浪潮的冲击下，随着改革开放的不断深入，我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。“七五”期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986年国家高技术研究发展计划（863计划）开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。(3)、国外研究现状：20世纪50年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人；60年代初，美国研制成功两种工业机器人，并很快地在工业生产中得到应用；1969年，美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。此后，各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。2本人对课题任务书提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析（1）、任务要求1）查找与本研究项目有关的书籍材料。 2）学习了解机械臂以及其他模块的工作原理。 3）设计驱动电路，位置反馈电路，显示电路和处理器外围处理电路。 4）完成机械臂的程序和硬件调试。（2）、预期目标的可行性分析： 1）研究的必要性：通过学生对知识的综合应用和实践理论，全面贯通大学所学的知识，体现“科技是第一生产力”的思想，有利于激发和培养青少年的科技创新能力和实际动手能力，从而激发全民的科技意识。 2）设计原理可行性：该系统采用STM32F103系列芯片为核心控制单元，再加上外围的驱动电路、传感电路和无线调试电路等，可直接进行测试，故其具有可行性。 3）知识能力的可行性：通过平时所掌握硬件设计能力和实际的专业，近几年的大学学习使得我掌握单片机知识，培养扎实了软硬件设计能力，运用所学相关专业知识解决检测与控制领域相关问题，可借鉴南阳工业学校现有的富士康机器人作为参照或平台。 4）实验条件的可行性：学院具备该方面的实验室与试验测试设备，毕业设计试验器件，并且在老师的精心指导下，按照研究课题设计要求经过设计、调试与测试分析，一定能够按计划完成研究任务的系统设计指标的要求，理论与实际相结合起来。3本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路（1）、关键问题（包含系统设计指标）：1）空间姿态解算及空间坐标定位具有一定难度。且步进电机定位是会消耗较大电流，步进电机的驱动会成为一个问题；2）机械臂动作往往要和工业生产相结合，这样就需要特定的传感器，传感器采集数据并转换成机械臂各种动作还需要相应的的控制算法。（2）、主要功能模块： 1）传感器部分：准确提取生产过程信号，把信号处理为可供采集分析的有效信号； 2）调理部分：完成信号的滤波、放大以及变送传输； 3）控制部分：将信号进行的存储与分析；4）驱动执行部分：完成动作的执行。5）显示面板部分：完成姿态的显示及控制。（3）、解决思路：熟练地应用所学知识及软硬件设计能力，通过对控制、模式识别、传感技术、嵌入式技术等多个学科了解和学习，综合解决在研究时所遇到的问题。4完成本课题所必须的工作条件（如工具书、实验设备或实验环境条件、某类市场调研、计算机辅助设计条件等等）及解决的办法（1）南阳理工学院电子学院源动力创新实验室。（2）技术支持：源动力电子网 。（3）主要参考资料：1 刘军 例说STM32M 北京航空航天大学出版社 2008 2 童诗白 模拟电子技术M北京高等教育出版社 2001133-14.3 周立功 ARM 嵌入式系统基础教程M北京：北京航空航天大学出版社 2005：30-714 陈树栋 工业机器人技术基础 北京航空航天大学出版社 20065 STMicroelectronics.STM32F10xx 6 8 b Datasheet(EN) 20085完成本课题的工作方案及进度计划第一阶段：熟悉任务，查找资料，进行开题； 第1-2周第二阶段：设计机械部分，完成机械平台搭建 第3-5周 第三阶段：设计电路部分，完成硬件平台搭建 第6-7周第四阶段：编写控制程序，完成软件部分 第8-11周第五阶段：整理资料，总结方案和经验 第12周第六阶段：撰写论文 第13-15周第七阶段：答辩。 第16周6指导教师审阅意见指导教师（签字）： 年 月 日7学院毕业设计（论文）工作领导小组评审意见 领导小组组长（签字）： 学院（签章） 年 月 日说明：1. 本报告必须由承担毕业设计（论文）课题任务的学生在接到“毕业设计（论文）任务书”、正式开始做毕业设计（论文）的第2周或第3周末之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。2. 每个毕业设计（论文）课题撰写本报告一份，作为指导教师、毕业设计（论文）指导小组审查学生能否承担该毕业设计（论文）课题