三自由度機械手設計畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 管腳相連接。同時選用通用的9芯的RS232接口，即DB9F。 圖 64 串行接口電路圖 傳感器 傳感器的選型本次設計傳感器采用VTI Technologies 公司的SCA100T系列。SCA100T是采用微電子機電技術（MEMS）制造的一款雙軸加速度傳感器，模擬輸出的電壓范圍為05v ，SCA100T單軸的最大輸出范圍約為177。90度。在采樣頻率為8Hz及以下時。MEMS是二十一世紀的前沿技術，采用MEMS技術可以在硅芯片上加工出完整的微型電子機械系統，包含了微型傳感器、微型機械機構、以以及信號處理和控制電路、通訊接口等于一體的微型器件，把信息系統的微型化、多功能化、智能化和可靠性提高到新的高度。SCA100T內部包含了一個硅敏感微電容傳感器和一個ASIC專用集成電路，ASIC電路集成了EEPROM存儲器、信號放大器、AD轉換器、溫度傳感器和SPI串行通信接口，組成了一個完整的數字模擬雙輸出的傳感器。有300和900兩種量程，主要性能如下：1. XY雙軸高分辨率雙軸測量。2. 單電源+5V直流供電，工作電流僅3Ma。3. 模擬量輸出和11位數字量輸出。4. AD轉換時間為150微秒。5. 數字激活內部故障自檢測。6. 長期工作穩定性高。7. 可承受超過20000g的機械沖擊。加速度傳感器可以用來測定變化或恒定的加速度。恒定加速度的一個特例就是重力加速度，當傳感器靜止時（沒有水平或垂直方向的加速度時），重力加速度方向和傳感器靈敏軸的夾角就是傾角。雙軸加速度傳感器測量傾角有兩種放置方法：水平放置和一軸垂直放置。本次設計采用水平放置，示意圖如下圖65所示。圖65 水平放置方法水平放置在177。90度的范圍內有很好的分辨率，水平放置時應用如下的公式計算傾角：其中Ax、Ay表示重力加速度輸出，、表示傾斜角度（弧度）。 硬件電路的設計傳感器OUT1引腳為模擬量輸出管腳，將其接在ADC0809的IN0輸入接口，同時，為了進行傳感器自檢和內部校正，分別將傳感器的MISO、MOSI、SCK、。MISO用于傳輸傳感器內部模數轉換器轉換的數字數據， 引腳相連，用于向傳感器發送命令和進行傳感器內部自校正。CSB為片選信號引腳。具體硬件連接框圖如下圖66所示。圖66 傳感器與單片機連接框圖 電動機的控制 機械手的各關節的運動都是通過電機帶動的，所以電機的控制很重要，現今有很多種電機驅動控制芯片，根據所控制的電機種類、電壓大小、電流大小等先關參數選擇相適應的電機控制器，本次設計選擇L298N電機控制器來驅動控制電機。 L298N電機驅動芯片簡介L298N 為SGSTHOMSON Microelectronics 所出產的雙全橋電機專用驅動芯片( DualFullBridge Driver ) ，內部包含4信道邏輯驅動電路，是一種二相和四相電機的專用驅動器，可同時驅動2 個二相或1個四相電機，內含二個HBridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅動器，接收標準TTL邏輯準位信號，可驅動46V、2A以下的電機，且可以直接透過電源來調節輸出電壓；此芯片可直接由單片機的IO 端口來提供模擬時序信號，方便簡單。L298N 的接腳Pin1 和Pin15 可與電流偵測用電阻連接來控制負載的電路； OUTl、OUT2 和OUTOUT4 之間分別接2 個電機；input1~input4 輸入控制電位來控制電機的正反轉；Enable 則控制電機停轉。L298 ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS 絕對最大額定值：VS Power Supply 電源50 VVSS Logic Supply Voltage 電源電壓7 VVI,Ven Input and Enable Voltage 輸入電壓和啟用– to 7 V峰值輸出電流(每通道)：非重復性(t= 100ms) 3A重復(80% on –20% off。 ton = 10ms) 直流運行2A 硬件電路圖 本次設計L298N輸入端引腳ININININ4分別接單片機數據輸出端管腳PA0、PAPAPA3，Vs為電源管腳，本次設計接24V直流電源，OUTOUTOUTOUT4為驅動輸出管腳，分別與電機和電源相接，中間加二極管保持電壓不變，本次設計中L298N與直流伺服電機的硬件電器原理圖如下圖67所示: 圖67 L298N與電機硬件連接圖結 論兩個多月的畢業設計在忙碌中就快要結束了,在這兩個多月的時間里,在畢業設計之余還要兼顧找工作,因此,它兼顧了四年中所學的基礎和專業知識,因此不同于以前的課程設計,我對待畢業設計的態度也不敢懶散,，以前的課程設計都是老師給出的，不用自己去煩惱。但是畢業設計就不同了，它是一個綜合設計，很多資料，數據都需要自己通過各種途徑搜集得到。雖然畢業設計內容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設計讓我積累了無數實際經驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學習中表現出更高的應變能力，更強的溝通力和理解力。順利如期的完成本次畢業設計是我最大的動力，讓我了解專業知識的同時也對本專業的發展前景充滿信心。在本次設計中，要用到許多基礎理論，由于有些知識已經遺忘，這使我們要重新溫習知識，因此設計之前就對大學里面所涉及到的有關該課題的課程認真的復習了一遍，開始對本課題的設計任務有了大致的了解，并也有了設計的感覺。同時，由于設計的需要，要查閱并收集大量關于機械制造方面的文獻，進而對這些文獻進行分析和總結，這些都提高了我們對于專業知識的綜合運用能力和分析解決實際問題的能力。通過本次設計還使我更深切地感受到了團隊的力量，在與同學們的討論中發現問題并及時解決問題，這些使我們相互之間的溝通協調能力得到了提高，團隊合作精神也得到了增強?？梢哉f，畢業設計體現了我們大學四年所學的大部分知識，也檢驗了我們的綜合素質和實際能力。同時也跨出了我的工程師之路的第一步。 致 謝為期三個多月的畢業設計就要結束了，我也順利的完成了我的課題設計，在此之際我要衷心的感謝在設計過程中一直幫助我支持我的閔振輝老師。我要感謝閔老師，老師在整個設計過程中對我的影響很大，設計過程中的很多個難點都是在老師的悉心指導下才克服的，還有閔老師的親切和善也是我在整個設計過程中感受最深的。也因為這樣，和老師之間存在著師生心理障礙一下全無，我也就大方的有問題就問，有想法就提，這也使得我能更多的發現設計中存在的問題，并解決問題。老師嚴謹的治學態度，淵博的專業知識，誨人不倦教學精神，在學術上和為人上都是我們的楷模和榜樣。同時我還要感謝跟我一起參與設計的同學，雖然我們課題不同，但是都能在討論中發現各自的問題，并互相提出解決的方法，設計能夠順利完成，也因為他們的幫助。結束代表著新的開始，新的征程，本次的畢業設計將會成為我今后工作，學習生活中的一份堅實的基礎和保證。從中吸取的經驗教訓也將成為我們在今后生活道路上的一筆財富，挫折永遠是前進道路上所必須面對的，相信我們的未來會走的更好，也可以讓我們大學的老師放心。真心的感謝在大學幫助過我的老師和同學們，再次感謝你們。參 考 文 獻1 馮辛安,黃玉美,杜君文. 機械制造裝備設計[J]. 第1版. 北京: 機械工業出版社,1999(3）：5668.2 朱燈林 姜濤 王安麟等. 柔性機械手結構/控制融合設計[J].上海:2000（2）: 3580.3 [M].北京：北京理工大學出版社，2004：6064.4 (美).高級機器人手冊. ：上海翻譯出版公司，2006：1012.5 [M].：冶金工業出版社，1996：5056.6 何發昌,[M]. ：高等教育出版社，1996：1620.7 [M]. : 哈爾濱工業大學出版社，2005：1215.8 機械設計手冊(第五卷第四十二篇:工業機器人). 北京: 機械工業出版社,2002：8589.9 [M]. 第1版. 北京：冶金工業出版社，2003:7682.10 馮辛安,黃玉美,杜君文. 機械制造裝備設計[J]. 第1版. 北京: 機械工業出版社,1999（3）：5668.11 [M]，2006：2028.12 [M].北京:化學工業出版社,2001：8596.13 殷際英,[M].北京:化學工業出版社,2003：5589.14 陸祥生，[M].北京:機械工業出版社,2003:820.15 《工業機械手》編寫組，工業機械手[M]，上海：上?？茖W技術出版社，1998：5682.16 [J].測控技術,2002:5672.17 CASTANO A，WILL P．Mechanical design of a module for reconfigurable robotsProcIEEE／IROS’00[M]，2002：2203220918 CHIRIKJIAN G．Kinematics of a metamorphic robotic system[M]．Proc．IEEE／ICRA，2005：449—455．19 Peter Nachtway. How Hydraulic Motion control Measures up[M]. Machine Design, April 15, 2004：5693.20 Ironmaking ,Steelmaking. Heckett MultiServ uses Fuchs handler[J],1999:125155.44