慧鱼四自由度机械手说明书

1、 课程设计说明书设计名称： 综合课程设计 题 目： 机械模型的远程控制 四自由度机械手 学生姓名： 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级： 学 号： 指导教师： 日 期： 2013年 12月 25 日 目 录一课程设计的主要内容和任务分析1二机构模型的的原理图及工作原理12.1 总体工作流程22.2 前后运动部分22.3 左右转动部分32.4 上下运动部分52.5 机械手转动部分52.6 机械手张开闭合部分5三远程控制系统的工作原理5四慧鱼接口板的处理器操作模式的选择以及计算机与接口板的通讯64.1 慧鱼接口板概述64.2 微处理器的两种处理模式64.3 计算机与接口板通讯7五客户端程序中主

2、要功能模块的设计过程8六结论及心得体会 13七参考文献 13一主要内容和任务分析利用德国慧鱼公司的“智能创意教具”模型设计、装配出较有创意的机构或机械设备模型，模型完成之后应用VB开始编程以及对程序的调试最终能完成对模型的远程控制。认真复习机械原理、机械设计、自动生产线、VB的基本知识以及学习新的知识（主要为mscomm、winsock、timer三种控件的使用）等。在实验室熟悉慧鱼模型的元件及其撘建方法，参考现有的模型基础，然后设计出有创意的机械模型。二、机构模型的的原理图及工作原理 2.1 总体工作流程 作品拟实现的主要功能有以下五个运动：前后运动；左右转动；上下运动；手爪顺逆时针转动；手

3、爪的张开闭合。全景图如下： 2.2 前后运动部分 如图1所示，其工作过程为：向前运动时，电动机1正转，通过减速箱2减速，再通过齿轮链条3的传动将动力传到蜗杆4。此时限位开关5常开开关打开，蜗杆4旋转将底盘7向前运动，底盘到达最前端，此时，限位开关6常开关开闭合，向前运动完成，电动机1停止。向后远动时，电动机1反转，回程至限位开关4闭合时，电动机1停止。图1：前后运动部分侧视图1、电动机； 2、减速箱； 3、链条； 4、蜗杆； 5、6、 限位开关； 7、底盘。2.3 左右转动部分如图2所示，电动机1的正反转分别对应左右转动。左右转动时，电动机1转动，通过减速箱2减速，再通过蜗轮3的传动将动力传到

4、齿轮4，通过齿轮带动机械手，可根据不同的角度需要，把机械手转到不同的位置。图2：左右转动部分1、电动机； 2、减速箱； 3、蜗轮； 4、齿轮图3：上下运动部分正视图1、电动机； 2、减速箱； 3、蜗杆； 4、导杆； 5、6、限位开关图4：机械手转动部分正视图1、电动机； 2、减速箱； 3、蜗轮； 4、齿轮2.4 上下运动部分如图3所示，向上运动时，电动机1正转，通过减速箱2减速，把动力传动蜗杆3上，此时限位开关5，常开开关打开，蜗杆3转动使手爪沿着导杆4向上运动，手爪到达最上端，限位开关6闭合，电动机1停止。向下运动时，电动机1反转，手爪向下运动到最下端，限位开关5闭合，电动机1停止。 2.5

5、 机械手转动部分如图4所示，手爪顺时针转动时，电动机1正转，经过减速箱2减速，通过蜗轮3把动力传到齿轮4上，齿轮带动手爪转动。手爪逆时针转动时，电动机1反转。2.6 机械手张开闭合部分如图5所示，手爪张开时，电动机1正转，经过减速箱2减速，把动力传到连杆3上，连杆带动蜗杆4转动，此时限位开关5常开开关打开，蜗杆转动使手爪打开，手爪打开使触板触碰限位开关5，限位开关闭合，电动机1停止。手爪闭合时，电动机1反转，手爪抓住工件时，电动机1停止。 图5：机械手张闭部分俯视图1、电动机； 2、减速箱； 3、连杆； 4、蜗杆；5、限位开关3 远程控制系统的工作原理远程控制是在网络上由一台电脑（主控端 Re

6、mote/客户端）远距离去控制另一台电脑（被控端 Host/服务器端）的技术。远程控制必须通过网络才能进行。位于本地的计算机是操纵指令的发出端，称为主控端或客户端，非本地的被控计算机叫做被控端或服务器端。“远程”不等同于远距离，主控端和被控端可以是位于同一局域网的同一房间中，也可以是连入Internet的处在任何位置的两台或多台计算机。远程控制软件一般分两个部分：一部分是客户端程序，另一部分是服务器端程序，在使用前需要将客户端程序安装到主控端电脑上，将服务器端程序安装到被控端电脑上。它的控制的过程是先在主控端电脑上执行客户端程序，像一个普通的客户一样向被控端电脑中的服务器端程序发出信号，建立一

7、个特殊的远程服务，然后通过这个远程服务，使用远程控制功能发送远程控制命令，控制被控端电脑中的各种应用程序运行。基于VB的远程控制系统通过VB的winsock控件进行数据交换来实现。winsock是Mcrosoft windows提供的网络编程接口。它有两种数据交换协议：TCP协议和UDP协议，本次课程设计运用TCP协议。四慧鱼接口板处理器操作模式的选择以及计算机与接口板的通讯4.1 慧鱼接口板概述为了用计算机控制慧鱼教学模型，首先应当有合适的控制软件以及连接计算机与模型的接口。接口完成软件命令的转换，列入可以启动电机、处理来自传感器的信号等。接口板上有连向电机、灯、或电磁铁的四个数字量的输入口

8、，还有八个数量和两个模拟量的输入口用来连接开关，光敏、磁敏、热敏电阻等传感器。慧鱼智能接口板上自带微处理器，通过串行口与计算机相连。在计算机上编好的程序可以下载到接口板的微处理器上，该微处理器可以独立地执行程序（在所谓主动模式下），这样就不必用电缆连接计算机和行走机器人。当控制像机械手、绘图机这样的移动设备时，模型与计算机保持连接，计算机即是变量的输入/输出设备，也是它们的显示设备（称为所谓被动模式）。4.2 微处理器的两种处理模式被动模式（本次课程设计所使用的模式）在被动模式下，程序的处理由计算机完成，因此接口与计算机的连接电缆不能断开。在每个程序周期中，接口采集来自数字量和模拟输入端的数值

9、然后传送给计算机，计算机再把数字量的输入值传送给接口板，接口板上的微处理器按要求操作相连的电机、灯和电磁铁。接口板工作于被动模式时，计算机屏幕只能作为输入/输出设备，或程序状态的显示设备。主动模式在主动模式下，程序由接口板自身的微处理器进行处理，而接口板与计算机的连线要断开。如果软件支持主动模式（如LLWIN V2.1或以上），程序可以下载到接口板的RAM里。程序下载后，接口板就终止与计算机的连接，此时可以拔掉接口线。程序驻留在接口板的RAM历直到电源被切断（在不设定程序掉电保护功能时.）接口板上的微处理器的计算能力远小于计算机的计算能力。对于旨在捕获快速计数脉冲的大程序，微处理器便无法累计到

10、全部脉冲，这样的程序只能在被动模式下进行处理。为了从主动模式切换到被动模式，要切断接口板的供电电源。这就重新启动了安装在接口板EPROM中的操作软件，于是切换成为被动模式。如果在计算机上修改了主动模式下的处理程序，而且想把它传回给接口板的微处理器，也必须切断电源。4.3 计算机与接口板通讯串行口接口用厂家提供的9针D型插头经由RS232接口电缆和计算机的串行口（COM1或COM）连接。 控制端口参数 波特率 9600 位数 8 校验 无 停止位 1通 讯计算机通过串行口与控制接口板通信的格式是两个字节。第一个字节是接口命令，它告诉接口发送什么作为应答，第二个字节规定哪个电机以什么方向运动。接口

11、命令字节二进制 十六进制 十进制规定（回送内容）11000001 C1193只输入 E1E8 10000101 C5197输入E1E8和模拟量EX 11001001C9201输入E1E8和模拟量EY电机状态字节+6位规定1电机1左转2电机1右转3电机2左转4电机2右转5电机3左转6电机3右转7电机4左转8电机4右转 可以同时操作4个电机。但是如果对一个电机同时设置左转和右转，电机将拒绝运行。从接口板应答命令应答规定（回送内容及格式）1931字节每1位代表1位输入1973字节1字节见上，2、3字节为模拟量EX2013字节1字节见上，2、3字节为模拟量EY注意：从接口板发出的电机控制数据必须在30

12、0ms内进行刷新，否则电机将停转。五服务端程序中主要功能模块的设计过程图6中上方文本框用于记录手爪闭合时行程开关状态（十进制），Timer主要用于刷新电机数据以及电机的延时。启动VB并新建一个工程，往窗体(Form)中加入1个Winsock控件、1个通信控件(MSComml)以访问串口；12个定时器控件(Timer)以延时查询串口；8个复选框控件及2个按钮组控制四路电机及其状态。Winsock控件MSComm控件Timmer控件图6：本地控制界面主要代码以及事件方法介绍如下：Private Sub Form_Load()Timer1.Enabled = False Timer2.Enabled

13、 = FalseTimer3.Enabled = FalseTimer4.Enabled = FalseTimer5.Enabled = FalseTimer6.Enabled = FalseTimer7.Enabled = FalseTimer8.Enabled = FalseTimer9.Enabled = FalseTimer10.Enabled = FalseTimer11.Enabled = FalseTimer12.Enabled = FalseWinsock1.Listen 进入侦听状态，等待客户端的连接请求 MSComm1.InBufferCount = 0 清除接收缓冲区MS

14、Comm1.CommPort = 1 选择通讯端口1MSComm1.RThreshold = 1 接收缓冲区收到每一个字符都会使 MSComm 控件产生 OnComm 事件MSComm1.InputLen = 0 MSComm 控件读取接收缓冲区中全部的内容MSComm1.Settings = "9600,n,8,1" 设置通信参数9600,N,8,1MSComm1.PortOpen = True 打开通讯端口Private Sub MSComm1_OnComm() OnComm事件：通过接口板的各个输入控制电机Dim in

15、byte() As ByteSelect Case MSComm1.CommEventCase comEvReceive 监测通信过程中发生的错误或事件inbyte = MSComm1.InputEnd SelectDim a As IntegerDim b As IntegerDim c As IntegerDim d As IntegerDim e As Integera = inbyte(0) And 1b = inbyte(0) And 2c = inbyte(0) And 8d = inbyte(0) And 16e = inbyte(0) And 4If a = 1 Then Ti

16、mer1.Enabled = False 压下限位开关E1，向前运动停止If b = 2 Then Timer2.Enabled = False 压下限位开关E2，向后运动停止If c = 8 Then Timer5.Enabled = False 压下限位开关E4，上运动停止If d = 16 Then Timer6.Enabled = False 压下限位开关E5，向下运动停止If e = 4 Then Timer7.Enabled = False 压下限位开关E3，机械手张开停止End SubPrivate Sub Timer1_Timer()Dim outbyte(1) As Byte

17、outbyte(0) = &HC1 outbyte(1) = &H1 电机1正转，向前运动MSComm1.OutBufferCount = 0MSComm1.Output = outbyteEnd SubPrivate Sub Timer2_Timer()Dim outbyte(1) As Byteoutbyte(0) = &HC1outbyte(1) = &H2 电机1反转，向后运动MSComm1.OutBufferCount = 0MSComm1.Output = outbyteEnd SubPrivate Sub Timer3_Timer()Dim out

18、byte(1) As Byteoutbyte(0) = &HC1outbyte(1) = &H4 电机2正转，向左转动MSComm1.OutBufferCount = 0MSComm1.Output = outbyteEnd SubPrivate Sub Timer4_Timer()Dim outbyte(1) As Byteoutbyte(0) = &HC1outbyte(1) = &H8 电机2反转，向右转动MSComm1.OutBufferCount = 0MSComm1.Output = outbyteEnd SubPrivate Sub Timer5_

19、Timer()Dim outbyte(1) As Byteoutbyte(0) = &HC1outbyte(1) = &H10 电机3正转，向上运动MSComm1.OutBufferCount = 0MSComm1.Output = outbyteEnd SubPrivate Sub Timer6_Timer()Dim outbyte(1) As Byteoutbyte(0) = &HC1outbyte(1) = &H20 电机3反转，向下运动MSComm1.OutBufferCount = 0MSComm1.Output = outbyteEnd SubPri

20、vate Sub Timer7_Timer()Dim outbyte(1) As Byteoutbyte(0) = &HC1outbyte(1) = &H40 电机4正转，机械手张开MSComm1.OutBufferCount = 0MSComm1.Output = outbyteEnd SubPrivate Sub Timer8_Timer()Dim outbyte(1) As Byteoutbyte(0) = &HC1outbyte(1) = &H80 电机4反转，机械手闭合MSComm1.OutBufferCount = 0MSComm1.Output = outbyteText1.Text = Str(Val(Text1.Text) + 1)If Text1.Text = 45 Then 当 Text1的读数到45时，机械手闭合停止Text1.Text = ""Timer8.Enabled = FalseEnd IfEnd Sub六结论及心得体会在这次课程设