摘要题目： 机械手的单片机控制 摘要摘 要机械手技术涉及到电子、机械学、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。随着工业自动化发展的需要，机械手在工业应用中越来越重要。文章主要叙述了机械手的设计过程 ，文章中介绍了机械手的设计理论与方法。本设计以AT89C51 单片机为核心，采用L298 电机控制芯片达到控制直流电机的启停和方向，完成了筛选机械手基本要求和发挥部分的要求。【关键词】：筛选机械手，AT89C51 单片机，L298 电机控制芯片，电机控制。I目 录目 录摘要.I第一章 绪论. 1 11机械手概述.1 1.1.1 机械手当代应用. 1 1.1.2 机械手工作方式.1 1.1.3 机械手的分类.1 1.2 机械手的一般组成.1第二章 总体方案设计.3 2.1 设计要求.3 2.2 基本设计思路.3 221 CPU.3 222 传动机构.3 223 机械手.4 2231 机械手组成.4 2231 机械手分类.4 224抓取机构.5 225 机械手的驱动方式.6 23 设计方案的总结.8 231 CPU的选择.8 232 机械手坐标形式的选择.8 233 传动机构的选择.8 234 驱动方式的选择.8第三章 硬件结构设计.9 31 机械手尺寸的确定.9 32 传动部分设计.9 33 硬件部分总结.9第四章 软件电路部分设计.10 41 单片机的选择.10 411单片机的概念.10 412单片机特点.10 413单片机硬件结构.11 4131 89C51基本配置.11 4132 引脚及其功能. 12 42 驱动芯片选择.13 421 驱动芯片概念.13 422 驱动芯片原理.13 43 流程图.13 44 汇编程序. 45 本章小结.结论.参考文献.I第1章 绪论第一章 绪论1.1 机械手概述111 机械手的当代应用机械化、自动化已成在现代工业中突出的主题。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，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。机械手，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（国内称作工业机械手或通用机械手）。112 机械手工作方式机械手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。机械手具有结构简单、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械手称为专用机械手，而把工业机械手称为通用机械手。113 机械手的分类简而言之，机械手就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。机械手一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机械手，也即本文所研究的对象。它是一种独立的、不附属于某一主机的装置，可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。它是除具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机（Manipulator）。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是专业机械手，主要附属于自动机床或自动生产线上，用以解决机床上下料和工件传送。这种机械手在国外通常被称之为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动。除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。机械手按照结构形式的不同又可分为多种类型，其中关节型机械手以其结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座周围的一些障碍物等这样一些特点，成为机械手中使用最多的一种结构形式。12 机械手的一般组成要机械手像人一样拿取东西，最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂、关节等部分组成的抓取和移动机构执行机构；像肌肉那样使手臂驱动传动系统；像大脑那样指挥手动作的控制系统。这些系统的性能就决定了运动的机械手的性能。一般而言，机械手通常就是由执行机构、驱动传动系统和控制系统这三部分组成，如图 1-1 所示。 图1-1 机械手的一般组成对于现代智能机械手而言，还具有智能系统，主要是感觉装置、视觉装置和语言识别装置等。目前研究主要集中在赋予机械手“眼睛”，使它能识别物体和躲避障碍物，以及机械手的触觉装置。机器人的这些组成部分并不是各自独立的，或者说并不是简单的叠加在一起，从而构成一个机械手的。要实现机械手所期望实现的功能，机械手的各部分之间必然还存在着相互关联、相互影响和相互制约。它们之间的相互关系如图1-2 所示。机械手的机械系统主要由执行机构和驱动传动系统组成。执行机构是机械手赖以完成工作任务的实体，通常由连杆和关节组成，由驱动传动系统提供动力，按控制系统的要求完成工作任务。驱动传动系统主要包括驱动机构和传动系统。驱动机构提供机械手各关节所需要的动力，传动系统则将驱动力转换为满足机械手各关节力矩和运动所要求的驱动力或力矩。有的文献则把机械手分为机械系统、驱动系统和控制系统三大部分。其中的机械系统又叫操作机(Manipulator)，相当于本文中的执行机构部分。 21第2章 系统总体设计和关键技术第2章 系统总体设计和关键技术2.1 设计要求工厂某处有一批不同型号的零件，设计一种机械手，该手能在识别零件类型后按照其类别自动放置在规定的地点。机械手有上行/下行、左行/右行运行方式。机械手能根据信号将零件运送到制定地点后放下，自动归位。回到原点后自动校正位置。等待下一次信号的到来。开机后，不论机械手处于什么位置，它能在上电后自动归到原点。有指示灯可以指示机械手目前的位置，方便控制人员管理。2.2 基本设计思路总体设计框图如下： 图2-1 总体设计框图2.2.1 CPUCPU 部分有两种选择:单片机控制和PLC 控制。2.2.2 传动机构传动机构种类繁多，常见的有齿轮传动、齿条传动、丝杆传动、链条传