基于51單片機的三自由度氣動機械手控制系統(tǒng)的設(shè)計

陳林祥，王正初

（臺州學(xué)院 機械工程學(xué)院，浙江 臺州 318000）

0 引言

機械手是在自動化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移動工件功能的自動化裝置，是在機械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。機械手是近些年發(fā)展起來的一種高端科技自動化生產(chǎn)設(shè)備，是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點。機械手能代替人類完成危險、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率。近年來，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到應(yīng)用，特別在機械行業(yè)中它可用于零部件組裝，加工工件的搬運、裝卸等等。

1 3自由度氣動機械手結(jié)構(gòu)及其控制系統(tǒng)要求

3自由度氣動機械手機構(gòu)如圖1 所示。3 自由度分別是指機械手的順時針和逆時針旋轉(zhuǎn)，機械手的水平伸縮，機械手的垂直運動，同時還能控制機械手手爪的張開和閉合。機械手旋轉(zhuǎn)是靠控制步進電機來來帶動，步進電機裝在基座上，機械手水平、垂直以及手爪的打開和閉合，是靠電磁閥控制氣缸來驅(qū)動。三個氣缸分別裝在機械手手臂水平位置、垂直位置以及手爪上。控制系統(tǒng)的基本要求為：能獨立控制各個關(guān)節(jié)；具有示教功能，機械手能進行自動運行；步進電機速度可調(diào)；系統(tǒng)分別采用本地控制和上下位機結(jié)構(gòu)形式的控制。

圖1 3 自由度氣動機械手結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of 3 degree freedom pneumatic robotic arm

2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

本文設(shè)計了以stc89c52rc 單片機核心控制系統(tǒng)硬件電路，系統(tǒng)的硬件框圖和單片機IO 端口分配分別如圖2和表1 所示。……