机械手臂智能控制器的研究-文献综述

第1页关于“机械手臂控制器”的文献综述1.引言随着科学的进步和发展，对工作效率要求的逐步提升，以及人工操作的逐步淘汰，越来越多的工厂开始选择使用机器人或者机械手臂来进行工业流水线的操作。很多的工厂已经实现了1人车间甚至是无人车间。特别是在一些大型企业中，几万平方米的厂房里仅仅只需要数十个工程师就可以实现每天数百万的产品生产和包装。在这些工厂里，很多的机器人都通过机械手臂对物体进行抓取及操作。通过多个伺服电机和传感器，达到所需要的操作动作要求。2.研究的方法2.1.设计背景在现代工业中，机械手臂作为高效率的操作装置被广泛应用于科研，机械、冶金、石油化学、国防等工业部门中，随着对生产效率、产品质量的要求不断提高和产量的增长，越来越多的工厂要求能自由控制机械手臂的运动及能够对机械手臂的手掌物体的感应识别。在可控制操作系统中，步进电机相对普通电机来说，步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。他可以实现开环控制，即通过驱动器信号输入端输入的脉冲数量和频率实现步进电机的角度和速度控制，无需反馈信号。但是步进电机不适合使用在长时间同方向运转的情况，容易烧坏产品，即使用时通常都是短距离频繁动作较佳。因此特别适合用于往复运动的机械手臂的控制。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度及步进角。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制步进电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。2.2.设计目的1.为了更好得学习和了解单片机领域，巩固自己的知识面，通过自己所学习的知识，提高自我综合设计与制作的能力。第2页2.培养自己的阅读能力，搜寻相应的资料文献，搜寻有关的手册及图表。提高自己的自学能力及对软硬件综合的动手能力3.通过设计对单片机的系统开发过程进行了解并对课题的设计方案进行多次的分析、选择和比较。了解产品设计的流程和方法。2.3.设计方案本次设计采用AT89S52单片机为主控器，通过编程，实现对机械手臂控制器的步进电机的转向，角度的设计以及触发警报的设计。灵活的机械手臂可以进行360度多角度的旋转动作，方便快速，操作简单，低成本，高效率。机械手臂的发展正在逐步得走向普遍化，实用化。通过编程可实现以下功能：首先接通电源后启动电源指示电路，指示灯开启，电路进入待机状态。RST为重置按键，按下可重置，首先调节1号电位器，缓慢旋转电位器的旋杆转轴，1号步进电机28BYJ-48会跟随旋杆转轴的旋转角度而改变其角度，当向反方向旋转1号电位器的旋杆转轴时，1号步进电机也会跟随其向反方向旋转相应的角度。当慢慢旋转2号电位器的旋杆转轴时，2号步进电机28BYJ-48则会跟随旋杆转轴的旋转角度而改变其角度，同样的当向反方向旋转2号电位器的旋杆转轴时，2号步进电机28BYJ-48也会跟随其向反方向旋转相应的角度。这里通过按键模拟机械手臂掌心的物体探测功能。当按下掌心探测按键时，蜂鸣器会发出长鸣警报。按下重置RST按钮，控制器重启。3.采用的技术单片机步进电机调速系统整体框图如下图所示。整体电路包含单片机系统电路、电源指示电路、电位器电路、按键电路、报警电路、电机转动系统、报警电路及系统几大部分构成。电源模块功能：保证系统添加电压后可以正常运行第3页电位器模块功能：控制步进电机旋转角度。电阻值随着旋转均匀调节，角度越大阻值越大，从而控制步进电机的旋转角度随之变大。按键电路功能：系统重置按键报警电路功能：按下报警触发按钮过后，报警响起。模拟机械手臂掌心接触物体后触发警报。步进电机电路功能：通过电位器控制电机的转动。实现模拟机械手臂转动的功能。第4页参考文献1.肖金球单片机原理与接口技术A清华大学出版社2004：1-22.康华光电子技术基础M高等教育出版社20083.阎石数字电子技术基础（第五版）北京高等教育出版社20044.孙育才ATMEL新型AT89S52系列单片机及其应用北京清华大学出版社20055.胡汉才单片机原理接口技术（第二版）北京清华大学出版社20046.唐颍单片机原理与应用及C51程序设计北京北京大学出版社2008：87.BROGARDHT机器人控制概述：一个产业的角度J系统辨识与控制，2009，30（3）：167-1808.刘楚辉，姚宝国，KE应麟在切割过程中的工业机器人离线编程研究J浙江大学学报：工程科学，2010，44（3）：426-4319.GAUTIERM，KHALIL的W直接计算最小的一组串联机器人的惯性参数JIEEE交易机器人与自动化，1990，6（3）：368-37310.IEEE控制系统技术，2011，19（5）：1214年至1224年的交易OLSENMM，PETERSEN根动态机器人模型参数估计的一种新方法JIEEE机器人与自动化，2001，17（1），95-100交易11.秦ZK，BARON，BIRGLENL机器人的动态参数识别的新方法JRobotica，2010，28：53954712.陈永耀机器人核心技术-感测与感知2009061513.付荣,居鹤华高精度解耦六自由度机械臂逆运动学解法J计算机测量与控制,2010,18(7):1637-164014.和田忠太/作;刘明成/译机械构造解剖图鉴世茂出版1999年08月25日出版:186-P187ISBN957529854315.机器人发展简史环球科学2007年02月01日16.刘同法单片机C语言编程基础与实践M北京航空航天大学出版社，200917.孙焕铭51单片机