基于單片機(jī)控制的管道施工機(jī)械手控制系統(tǒng)研究

吳細(xì)煌

摘要：隨著機(jī)械技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，近幾年機(jī)器人技術(shù)也有了質(zhì)的飛越。目前我國(guó)在機(jī)械手方面的應(yīng)用主要在機(jī)床的焊接、加工、鍛造、制造等機(jī)械加工方面的領(lǐng)域，但是在工程機(jī)械領(lǐng)域方面機(jī)械手的品種、質(zhì)量、數(shù)量級(jí)性能等還很難滿足我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展需求，所以，機(jī)械手在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用和擴(kuò)展迫在眉睫。本文基于單片機(jī)控制的管道施工機(jī)械手控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制；管道施工；機(jī)械手控制

前言

管道施工機(jī)械手最早起源于美國(guó)一所大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室在21世紀(jì)之前就已經(jīng)研究并開發(fā)出第一代的大型混凝土管道施工機(jī)械手。近幾年，我國(guó)在對(duì)管道施工機(jī)械手進(jìn)行研究的過程中也取得了一些比較顯著的成績(jī)。目前，我國(guó)對(duì)管道施工機(jī)械手的定位、結(jié)構(gòu)、路徑規(guī)劃、參數(shù)優(yōu)化等方面的研究比較多，但是基于單片控制的管道施工機(jī)械手方面的研究還比較欠缺。

1.單片機(jī)控制的管道施工機(jī)械手控制系統(tǒng)

1.1MSP430模塊以及外圍電路

MSP430模塊以及外圍電路主要使用的芯片有以下幾種：MSP430、MAX232、74LS373。MSP430是編寫程序和燒制程序的過程中所用到的一種單片機(jī)，上位PC機(jī)通過編寫程序及匯編程序的方式燒制到MSP430之中，MSP430將控制輸出的電壓信號(hào)傳輸給A/D；MAX232芯片是下位單機(jī)片與上位PC機(jī)的通信接口這個(gè)部分還包括三個(gè)電容以及一個(gè)震蕩電路；74LS373是數(shù)據(jù)地址的寄存器。

MSP430單片機(jī)是TI公司研發(fā)的新型產(chǎn)品，它的快閃微控制器的功耗非常低。MSP430待機(jī)電流為1.5uA/MHz，正常進(jìn)行工作電壓為3V，電流則小于350uA/MHz。正常工作的溫度在﹣40℃～﹢80℃之間。MSP430單機(jī)片的外圍模塊主要包括16位定時(shí)器、基本定時(shí)器、I/O端口、ADC轉(zhuǎn)換器、液晶顯示驅(qū)動(dòng)模塊以及異步同步穿行通訊口。MSP430的RAM、ROM以及外圍模塊，都共用同一個(gè)空間進(jìn)行尋址。對(duì)于Fsash型的MSP430單片機(jī)，內(nèi)部還集成有1KB存放自舉程序以及128B的信息存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)以字節(jié)或字的方式進(jìn)行訪問，而代碼儲(chǔ)存器的訪問則通過字的形式獲取代碼。

MSP430以及外圍的硬件電路

2.1實(shí)驗(yàn)裝置

MSP430以及外圍電路模塊主要由MSP430、MAX232、74LS373三個(gè)芯片組成；數(shù)據(jù)采集調(diào)理模塊主要由四分頻芯片、基準(zhǔn)電源、非門芯片等三個(gè)部分組成；功率驅(qū)動(dòng)主要由基準(zhǔn)電源、DAC0832、功率放大電路等組成。

2.2結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果現(xiàn)實(shí)，在單片機(jī)進(jìn)行控制的系統(tǒng)之下管道施工機(jī)械手可以按照預(yù)定的要求進(jìn)行工作，完成指定的動(dòng)作。由于將傳感器安裝于液壓缸上，因此電壓信號(hào)發(fā)生改變時(shí)，液壓缸移動(dòng)的信號(hào)會(huì)反饋給上位機(jī)，通過對(duì)控制程序進(jìn)行改變的方式對(duì)液壓缸的移動(dòng)方向跟速度進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制。

3.結(jié)語

隨著科技的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制的管道施工機(jī)械手控制，無論是在工程機(jī)械領(lǐng)域，還是在機(jī)械加工方面都有著非常重要的意義。管道施工機(jī)械手控制作為一項(xiàng)新興的技術(shù)領(lǐng)域，相關(guān)工作者應(yīng)該加大對(duì)這方面的研究，促進(jìn)該領(lǐng)域的快速有效發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭常有，魏鴻磊，陳浩.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程技術(shù)，2011，06（13）：18-20.

[2]沈孝芹，張蔚波，于復(fù)生，陳繼文.基于單片機(jī)控制的氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的研制[J].液壓與氣動(dòng)，2011，08（16）：114-115.

[3]李斌，藺任志，Leonhard E.Bernold，鄒彩俠.PVC管道施工機(jī)械手夾持對(duì)接裝置的研究[J].沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，03（21）：501-504.