多自由度机械手的控制系统设计学位论文.doc

成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（多自由度机械手的控制系统）12成都工业学院成教院毕业论文（设计）（多自由度机械手的控制系统）成都工业学院成教院毕业设计（论文）论文题目：多自由度机械手的控制系统设计成都工业学院成教院毕业设计（论文）任务书题目：多自由度机械手的设计任务与要求：此处要填写时间：2013年11月28日至2014年4月17日共20周教学点：重庆科创职业学院学生姓名：任龙学号：547497专业：机电一体化工程指导单位或教研室：重庆科创职业学院指导教师：张建平职称：讲师成都工业学院成教院制毕业设计(论文)进度计划表日期工作内容执行情况指导教师签字2013.11.28-2013.12.20查找资料，选题2013.12.22-2014.1.31完成论文的初稿2014.2.1-2014.3.15完成论文二稿的写作2014.3.16-2014.4.5完成论文的终稿及格式修改2014.4.6-2014.4.20定稿，打印论文，做好评阅的准备2014.4.21-2014.4.25论文评阅教师对进度计划实施情况总评签名年月日毕业设计（论文）教学点：重庆科创职业学院学生姓名：任龙学号：2011547497专业：机电一体化工程成都工业学院成教院制二〇一四年四月十日成都工业学院成教院毕业设计(论文)成绩考核表题目：多自由度机械手的控制系统设计教学点：重庆科创职业学院学生姓名：任龙学号：547497专业：机电一体化工程指导教师：张建平职称：讲师所在单位：指导教师意见：签字：年月日评审意见：评阅人：年月日答辩意见：答辩小组组长签名：年月日毕业设计（论文）成绩1．设计说明书（论文报告）分总分：（等级：）2．答辩分3．平时成绩分学校意见：年月日学生毕业设计（论文）正本存教学点。本表一式两份，一份存入学生档案，一份学校存档。此表须用钢笔填写。目录摘要11概况及现状分析21.2机器人的历史、现状31.3机器人发展趋势52机械手的设计52.1自由度及关节62.2基座及连杆62.2.1基座62.2.2大臂62.2.3小臂72.3.1机器人手部设计72.3传动方式83驱动源的选择与设计计算113.1主要技术参数的确定113.2各关节电机的选择计算123.2.1大臂旋转电机的选择123.2.2小臂旋转电机的选择133.2.3腰部旋转电机的选择144手部结构设计155各机械部件的设计选择与校核185.1轴的设计与校核185.1.1大臂旋转轴的设计185.1.2大臂轴的强度校核185.2轴承寿命的校核216控制系统设计236.1单片机最小系统236.1.18051单片机介绍246.2.2复位电路256.1.3振荡电路256.2串行接口电路256.3传感器266.3.1传感器的选型266.3.2硬件电路的设计276.4电动机的控制276.4.1L298N电机驱动芯片简介286.4.2硬件电路图28结论29参考文献29ABSTRACT.31附件32多自由度机械手设计摘要：在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性。关键词：机器人，控制，伺服，制动1概况及现状分析1.1机器人概述在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法；程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。“工业机器人”（IndustrialRobot）：多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置（国内称作工业机器人或通用机器人）。机器人是一种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。机器人具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。目前我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人，而把工业机械人