基于單氣缸的氣動(dòng)爬壁機(jī)器人研究畢業(yè)論文-資料下載頁(yè)

【導(dǎo)讀】行、重復(fù)操作和精度較高的自動(dòng)化設(shè)備。機(jī)器人技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，不但使傳統(tǒng)的工業(yè)。生產(chǎn)和科學(xué)研究發(fā)生根本性的變化，而且將對(duì)人類的社會(huì)生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。爬壁機(jī)器人是能夠在垂直陡壁上進(jìn)行作業(yè)的機(jī)器人，它作為高空極限作業(yè)的。一種自動(dòng)機(jī)械裝置，越來(lái)越受到人們的重視。概括起來(lái)，爬壁機(jī)器人主要用于：

　　

【正文】 第 25 頁(yè) 在眾多數(shù)據(jù)中，我們最關(guān)心的是氣缸的活塞桿產(chǎn)生的推力的大小。 氣缸推力校核： 氣缸最大承重為 ,需克服的力就為 。 設(shè)氣缸工作氣壓值為 。 氣缸的內(nèi)徑面積為： πD 2 /4=π*40 2 /4=1256mm2 =*103? m2 活塞桿的截面積為： πd 2 /4=π*19 2 /4= =*104? m2 活塞上受力面積為： πD 2 /4πd 2 /4=*103? m2 *104? m2 =*104? m2 活塞可發(fā)出的推力為： F=S*P=*106 **104? =613N 所以，此氣缸完全可以滿足工作要求。 第 26 頁(yè) 5. 控制部分 控制部分由其他同學(xué)設(shè)計(jì)，這里只對(duì)單片機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。 控制 MCU 用單片機(jī)，型號(hào)為 AT89S52。它由三部分組成，即 CUP、外圍功能單元、歸一化 I／ O端口。如圖 51所示 3 PC 機(jī)與單 片機(jī)的串行通訊技術(shù) 3． 1 Rs232 串行通訊 Rs232 串行通信是每臺(tái)計(jì)算機(jī)的必要設(shè)備，通常有 1 和 2 兩個(gè)端口一般的計(jì)算機(jī) 1 以 9 引腳的接頭接出，而以 25 腳將 2 接出。新一代計(jì)算機(jī)均以 9 引腳的接頭所有的 Rs232，計(jì)算機(jī)上的端口均為公頭。 串行通信可分為同步與異步兩種模式。同步在通信的兩端使用同步信號(hào)作為通訊的依據(jù)；異步則使用起始位（ start bit）及停止位（ stop bit）作為通訊判斷。本系統(tǒng)采用異步通訊。 圖 51 單片機(jī)的組成 1． CPU系統(tǒng) CPU 系統(tǒng)包 括 (CPU、時(shí)鐘系統(tǒng)和總線控制邏輯三部分，其功能如下： 1)CPU：包含運(yùn)算器和控制器，專門為面向控制對(duì)象、嵌入式特點(diǎn)灑設(shè)計(jì)能的指令系統(tǒng)。 2)時(shí)鐘系統(tǒng)：包含振蕩器、外接諧振元件，可關(guān)閉振蕩器或 CPU 時(shí)鐘，其結(jié)構(gòu)如圖 52 圖 52 單片機(jī)的時(shí)鐘系統(tǒng) 3)總線控制邏輯：主要用于管理外部并行總線時(shí)序及系統(tǒng)的復(fù)位控制，外部引腳有RST、 ALE、 EA、 PSEN。 CPU 外圍電路 第 27 頁(yè) CPU 外圍電路包括 ROM、 RAM、 I／ O口和 SFR 四部分。 (1)ROM：程序存儲(chǔ)器。地址范圍為 0000H— FFFFH(64KB)。 (2)RAM：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。地址范圍 00H— FFH(256B)有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、通用工作寄存韶、堆棧、位地址等空間， (3)I／ 0 端口： 89S52 系列單片機(jī)具有 4 個(gè) 8 位 I／ O 端口，分別為 P0、 PP P3。 (4)SFR：特殊功能寄存器。是單片機(jī)中的重要控制單元， CPU 對(duì)所有片內(nèi)功能單元的操作都是通過(guò)控制 SFR 單元進(jìn)行的。 3．基本功能單元 89S52 系列單片機(jī)具有定時(shí)／計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)和串行接口三個(gè)基本功能單元。 (1)定時(shí)器／計(jì)數(shù)據(jù)： 80S52 有 2 個(gè) l 6 位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，定時(shí)時(shí)靠?jī)?nèi)部的分頻時(shí)鐘頻率計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)；作計(jì)數(shù)器時(shí)，對(duì) P3． 4(T0)或 P3． 5(T1)端口的低電乎脈沖計(jì)數(shù)。 (2)中斷系統(tǒng)： 89S52 共有 5 個(gè)中斷源，即 2 個(gè)外部中斷源、 2個(gè)定時(shí)器溢出 中斷 (T0、 T1)和 1 個(gè)中行中斷。 (3)申行接口 UART：一個(gè)帶有移位寄存器工作方式的通用異步收發(fā)器，不僅可以作串行通信，還可用于移位寄存器方式的中行外圍擴(kuò)展。 RXD(P3． 0)腳為接收端口，TXD(P3． 1)腳為發(fā)送端口。 單片機(jī)的封裝引腳如圖 53所示： 圖 53 單片機(jī)的 封裝引腳 各管腳功能如表 51 所示： 引腳標(biāo)記 引腳編號(hào) 端 口 引腳名稱及功能描述 第 28 頁(yè) DIP LCC PFP 類 別 V56 20 22 16 I 地端： 0V 基準(zhǔn) VCC EA 40 44 38 I 電源端：正常操作、空閑、掉電狀態(tài)的供電 ~ 39~32 43~36 37~40 I/O P0 口：為開漏 結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)雙向口，是 80C51 并行總線的數(shù)據(jù)總線和低 8 位地址總線；不作總線使用時(shí)，也可用作普通 I/O 口 ~ 1~8 2~9 40~44 1~3 I/O P1 口：帶內(nèi)部上拉電阻的準(zhǔn)雙向口 ~ 21~28 24~31 18~25 I/O P2 口：帶內(nèi)部上拉電阻的準(zhǔn)雙向口，是并行總線的高 8 位地址線，不作總線地址線時(shí)，也可用作普通I/O 口 ~ 10~17 11， 13~19 5， 7~13 I/O P3 口：帶內(nèi)部上拉電阻的準(zhǔn)雙向口，具有復(fù)用功能，除作普通 I/O口外，還可作以下用途： RXD， UART 的串行輸入口，移位寄存器方式的數(shù)據(jù)端 TXD， UART 的串行輸出口，移位寄存器方式的時(shí)鐘端 INT0：外部中斷 0 輸入口 INT1：外部中斷 1 輸入口 T0：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 輸入口 T1：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 輸入口 WR：片外 RAM“寫 ”控制信號(hào) RD：片外 RAM“讀 ”控制信號(hào) RST/V 0 10 4 I 復(fù)位端：高電平有效復(fù)位，在復(fù)位端上保持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平即可完成操作 ALE/PROG 30 33 27 I/O 地址鎖存允許 /編程脈沖輸入端：訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，提供 P0 口作為低 8 位地址的鎖存信號(hào)；編程寫入時(shí)，作為編程脈沖輸入端；正常操作時(shí)，輸出時(shí)鐘振蕩器的取指揮制端 PSEN 29 32 36 O 外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)：使用外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，作為外部程序存儲(chǔ)器的取指控制端 VPP /EA 31 35 29 I 內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇 /編程寫入電源輸入端 EA=0 時(shí)選擇訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器；編程寫入時(shí)輸入編程電壓 VPP XTAL2 18 20 14 O 諧振器端口 2：時(shí)鐘振蕩器反相放 第 29 頁(yè) 大器輸出端 XTAL1 19 21 15 I 諧振器端口 1：時(shí)鐘振蕩器反相放大器輸入端 表 51 單片機(jī)各管腳功能 此外， AT89S52 設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而 保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 正是因?yàn)锳T89S52 有以上功能，所以選擇了這個(gè)芯片來(lái)作為控制核心。 結(jié)論 經(jīng)過(guò)近三個(gè)月的設(shè)計(jì)工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要完成了以下任務(wù)： 第 30 頁(yè) 完成了基于單氣缸的爬墻機(jī)器人的機(jī)械設(shè)計(jì)，并應(yīng)用 solid works 對(duì)該機(jī)械手的整機(jī)及零部件進(jìn)行了運(yùn)算與校核。校核表明，設(shè)計(jì)的機(jī)器人能達(dá)到預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)； 應(yīng)用 CAXA 軟 件畫出了該機(jī)器人的零件圖和裝配圖。各進(jìn)一步了解了 CAXA 軟件，并對(duì)它的應(yīng)用更加熟練了； 應(yīng)用機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)等知識(shí)對(duì)此機(jī)械進(jìn)行了分析總結(jié)，最終認(rèn)為此機(jī)器人可以正常運(yùn)行； 系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)驗(yàn)表明，設(shè)計(jì)的機(jī)器人及控制軟件組成了完好的系統(tǒng)。該機(jī)器人可用于相關(guān)的機(jī)器人教學(xué)試驗(yàn)工作。開發(fā)的機(jī)器人控制軟件能夠使用戶輸入機(jī)器人的各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（如轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向等），點(diǎn)擊與之相對(duì)應(yīng)的 “ 運(yùn)行 ” 按鈕便可控制其運(yùn)動(dòng)，并且在計(jì)算機(jī)屏幕上可以跟蹤其運(yùn)動(dòng)，基本實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)預(yù)定的功能。 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我初步學(xué)習(xí)了 solid works 和 CAXA，對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用有了一定的了解。 參考文獻(xiàn) 1 周伯英主編 . 工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1995 2 邱宣懷主編．機(jī)械設(shè)計(jì)（第四版）．北京：高等教育出版社， 1997 3 孟憲源 姜琪編著．機(jī)構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx 4 吳宗澤主編．機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx 5 霍孟友等．單片機(jī)原理及應(yīng)用．濟(jì)南：山東大學(xué)出版社， 20xx 6 陸元章主編．現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二冊(cè)）．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1996 7 黃珊秋．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)． 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1999 8 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