基于单片机的机械手装卸搬运控制系统设计(附件)【字数：9533】
摘 要机械、电子技术、传感器技术还有计算机技术等科学技术领域如今已经运用到机械手设计上，可以体现出机械手设计技术是一种综合了多种学科的技术。当前，随着目前我国产业高速上涨的需求，机械手技术在我们工业中的地位也是日益提高。本文介绍了我在机械手中的设计，并介绍了本人初步设计的机械手的原理和方法。本次设计主要以AT89S52单片机为中心，通过操控电机和电磁阀来控制机械手的启动与停止、升降、收缩，并通过指示灯的来了解控制情况。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的意义 1
1.2机械手的发展情况 1
第二章 总体设计 4
2.1设计要求 4
2.2机械手的选定 4
2.3系统控制方案 5
2.4基本设计思路 6
第三章 硬件结构设计 7
3.1机械手尺寸的设定 7
3.2传动带部分设计 7
3.4按键电路 11
3.5时钟电路 11
3.6显示电路 12
3.7程序下载电路 13
第四章 软件程序设计 14
4.1程序设计软件 14
4.2系统的控制流程图设计及说明 14
4.3按键电路程序设置 16
4.4DS1302时钟电路程序设置 17
第五章 程序系统的调试 18
5.1程序调试注意事项 18
5.2系统故障与整断 18
结束语 20
致谢 21
参考文献 22
附件A 23
绪论
1.1 课题研究的意义
设计搬运机械手和装配机械控制系统，是为了提高我的日常工作中的生产效率，降低我们工业中人力投资，不但降低了成本还提高了产品生产的质量水平，保证了产品生产的稳定条件，还减少了人为因素给产品生产带来的不必要干扰，导致产品出现残缺等质量问题。在恶劣环境对人力资源造成较大的影响时，机械手更加能体现他的价值，代替人工劳动。这在工业生产中具有较大的益处。在产品需要大批量生产，搬运的情况下，用机械手代替人工，生产效率也有了不小的提高。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
所以这具有非常重大的意义。
1.2 机械手的发展情况
世界上第一台工业机器人在1954年由美国人George Devol研制。在这64年内人类对机器人的研发热情并没有衰退，有越来越多的人参与机械手的研究设计制造。美国通用汽车公司在1969年用二十一台工业机器人组成了世界上第一条自动化生产流水线。在1967年，日本丰田纺织自动化公司引进第一台工业机器人。日本也随后开始了机器人的发展。1976年以后，日本工业发展迅速，随着劳动力量的不足，日本工厂开始大量的使用机器人代替员工劳动。随着科技技术的发展，日本在机器人的研究上有着卓越的成就，日本也被称为机器人王国[1]。
现如今，随着社会生产的自动化的需求，不得不设计一种工业产品来代替人类做高效率的生产工作，所以我们设计机械手来高效率的参与生产，机械手的设计是现代机器人技术的一个重要体现。是一种传统机械与计算机技术和自动控制技术相结合的技术。作为计算机技术的一个首要分支——单片机技术，目前已经于工业、智能等科技领域普及应用。它不仅体积小、功能强大、价格低廉、使用简便、系统设计多样化等优点。对于于机械手技术在大跨度、高速、高质量的运动中，结构和尺寸对稳定性有很大的影响[2]。如今在我们国家，大多数工厂车间流水线上的数控机床的物品的装卸与搬运都是由劳动操作的，工作量极其大致使工作非常辛苦，以至于工作效率降低。工厂通常会为了提高员工的工作效率，以建立一个柔性制造系统,符合现代自动化生产,将生产过程和单片机技术设计装卸机,和提高劳动力的速度来促进发展的生产线,总之而言，机械手的使用是使用机械而不是人员搬运，将指定的物品从一个地方移到所需的位置，并根据工作的要求进行加工。
总的来说，正常由执行机构、运行系统和控制系统这三个部分组成机械手的运行框架，如图11所示。
图11 机械手的一般组成
本次课题研究内容是一种关于AT89S52单片机的平面运输机械手控制系统，选用两个电磁阀操纵机械手臂在X轴上伸缩，完成对平面上指定方位物件的抓取和搬运功能，并能在人性化的操作界面下实现智能监控。我们对机械手的机械结构、运行结构和控制系统进行逐步分析。机械手的向上/向下运动和机械手的手臂伸缩运动，手爪夹取则采用电磁阀操控，两个传送带的运转我们采用电机驱动完成设计。我们本次实验要努力达到在实验过程中遇到断电情况，物品不会掉落的目的。要完成机械手所预期打到的功能，机械手的各部分之间必定有着相互协调、影响和制约。它们之间的关系如图12所示。
/
图12 机械手之间关系图
执行机构与运动系统组成了机械手最为重要的体系。执行机构是机械手用来完成指定动作任务的重要机构，大致由连杆组成，靠运动系统提供动力，来完成制定工作任务。运动系统主要由驱动机构和传动系统组成。机械手各关节运动所需要的动力由驱动机构来提供，驱动力则由传动系统转换为力矩来满足机械手各关节和运动所需要的驱动力。有的文献则把机械手分为三个部分：操作机、驱动系统和控制系统[3]。其中操作机（Manipulator）与文中的执行机构类似。
本次课题我们的主要研究内容是：
1）分析本次设计的任务书，确定研究方向。
2）选择输入设备与输出设备。
3）选定单片机的型号。
4）绘制实验原理图。
5）编写控制程序并调试。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的意义 1
1.2机械手的发展情况 1
第二章 总体设计 4
2.1设计要求 4
2.2机械手的选定 4
2.3系统控制方案 5
2.4基本设计思路 6
第三章 硬件结构设计 7
3.1机械手尺寸的设定 7
3.2传动带部分设计 7
3.4按键电路 11
3.5时钟电路 11
3.6显示电路 12
3.7程序下载电路 13
第四章 软件程序设计 14
4.1程序设计软件 14
4.2系统的控制流程图设计及说明 14
4.3按键电路程序设置 16
4.4DS1302时钟电路程序设置 17
第五章 程序系统的调试 18
5.1程序调试注意事项 18
5.2系统故障与整断 18
结束语 20
致谢 21
参考文献 22
附件A 23
绪论
1.1 课题研究的意义
设计搬运机械手和装配机械控制系统，是为了提高我的日常工作中的生产效率，降低我们工业中人力投资，不但降低了成本还提高了产品生产的质量水平，保证了产品生产的稳定条件，还减少了人为因素给产品生产带来的不必要干扰，导致产品出现残缺等质量问题。在恶劣环境对人力资源造成较大的影响时，机械手更加能体现他的价值，代替人工劳动。这在工业生产中具有较大的益处。在产品需要大批量生产，搬运的情况下，用机械手代替人工，生产效率也有了不小的提高。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
所以这具有非常重大的意义。
1.2 机械手的发展情况
世界上第一台工业机器人在1954年由美国人George Devol研制。在这64年内人类对机器人的研发热情并没有衰退，有越来越多的人参与机械手的研究设计制造。美国通用汽车公司在1969年用二十一台工业机器人组成了世界上第一条自动化生产流水线。在1967年，日本丰田纺织自动化公司引进第一台工业机器人。日本也随后开始了机器人的发展。1976年以后，日本工业发展迅速，随着劳动力量的不足，日本工厂开始大量的使用机器人代替员工劳动。随着科技技术的发展，日本在机器人的研究上有着卓越的成就，日本也被称为机器人王国[1]。
现如今，随着社会生产的自动化的需求，不得不设计一种工业产品来代替人类做高效率的生产工作，所以我们设计机械手来高效率的参与生产，机械手的设计是现代机器人技术的一个重要体现。是一种传统机械与计算机技术和自动控制技术相结合的技术。作为计算机技术的一个首要分支——单片机技术，目前已经于工业、智能等科技领域普及应用。它不仅体积小、功能强大、价格低廉、使用简便、系统设计多样化等优点。对于于机械手技术在大跨度、高速、高质量的运动中，结构和尺寸对稳定性有很大的影响[2]。如今在我们国家，大多数工厂车间流水线上的数控机床的物品的装卸与搬运都是由劳动操作的，工作量极其大致使工作非常辛苦，以至于工作效率降低。工厂通常会为了提高员工的工作效率，以建立一个柔性制造系统,符合现代自动化生产,将生产过程和单片机技术设计装卸机,和提高劳动力的速度来促进发展的生产线,总之而言，机械手的使用是使用机械而不是人员搬运，将指定的物品从一个地方移到所需的位置，并根据工作的要求进行加工。
总的来说，正常由执行机构、运行系统和控制系统这三个部分组成机械手的运行框架，如图11所示。
图11 机械手的一般组成
本次课题研究内容是一种关于AT89S52单片机的平面运输机械手控制系统，选用两个电磁阀操纵机械手臂在X轴上伸缩，完成对平面上指定方位物件的抓取和搬运功能，并能在人性化的操作界面下实现智能监控。我们对机械手的机械结构、运行结构和控制系统进行逐步分析。机械手的向上/向下运动和机械手的手臂伸缩运动，手爪夹取则采用电磁阀操控，两个传送带的运转我们采用电机驱动完成设计。我们本次实验要努力达到在实验过程中遇到断电情况，物品不会掉落的目的。要完成机械手所预期打到的功能，机械手的各部分之间必定有着相互协调、影响和制约。它们之间的关系如图12所示。
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图12 机械手之间关系图
执行机构与运动系统组成了机械手最为重要的体系。执行机构是机械手用来完成指定动作任务的重要机构，大致由连杆组成，靠运动系统提供动力，来完成制定工作任务。运动系统主要由驱动机构和传动系统组成。机械手各关节运动所需要的动力由驱动机构来提供，驱动力则由传动系统转换为力矩来满足机械手各关节和运动所需要的驱动力。有的文献则把机械手分为三个部分：操作机、驱动系统和控制系统[3]。其中操作机（Manipulator）与文中的执行机构类似。
本次课题我们的主要研究内容是：
1）分析本次设计的任务书，确定研究方向。
2）选择输入设备与输出设备。
3）选定单片机的型号。
4）绘制实验原理图。
5）编写控制程序并调试。
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