基于单片控制的机械手臂的研究_开题报告

（一） 国外机械臂发展现状

在国外机械制造业中工业机械手应用较多，发展较快。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。

此外，国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如位置发生稍许偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定成绩。

视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪（即距离传感器）以及微型计算机。工作是电视照相机将物体形象变成视频信号，然后送给计算机，以便分析物体的种类、大小、颜色和位置，并发出指令控制机械手进行工作。

触觉功能即是在机械手上安装有触觉反馈控制装置。工作时机械手首先伸出手指寻找工作，通过安装在手指内的压力敏感元件产生触觉作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小通过装在手指内的敏感元件来控制，达到自动调整握力的大小。总之，随着传感技术的发展机械手装配作业的能力也将进一步提高。

更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。

（二）国内移动机械臂发展现状

在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构以及根据不同类型的加紧机构，设计成典型的通用机构，所以便根据不同的作业要求选择不同类型的基加紧机构，即可组成不同用途的机械手。既便于设计制造，有便于更换工件，扩大应用范围。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。

（三） 移动机器人机械臂的研究意义及目的

1.在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机械的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机械主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。

 人工取物有许多缺点：

 ①、机器设备每次生产周期不规律（质量受影响）

 ②、人为因素（如情绪）的影响

 ③、无法有效的计算生产数量（生产效率下降）

 ④、生产期间模具容易受到破坏（破坏性高）

 ⑤、无法有效的保持每次产品的一致性

 ⑥、换班时的时间浪费（产能浪费）

 ⑦、人工无法长期或持久的继续操作

 ⑧、机器设备如在没有规律的情况下操作容易发生故障，从而增加了维修费用

 ⑨、容易出现误操作，继而严重破坏机器设备并造成生产线停止等

 ⑩、去除工作人员疲劳工作导致的工商事故

应用单片原理在有限制的范围内运行，取代人工取物或置物等工作的自动化的机械机械手臂。它是一种受数据、机械、时间、距离……，有限制、固定动作和准确周期时间内运行的一种自动化运作的机器。可应用在某些机器或设备上，从而取代人工取物或置物等工作。能够使整个生产过程中代替人工操作，规律性、稳定性，持续性，以保证恒久不变的生产工作状态，有效地提高生产效率、产品质量稳定性、有效计算产品生产数据和生产计划安排，可降低生产及管理成本。但在目前大部分的机器设备只能达到半自动生产功能，当一个产品完成后必须等待外部动作将产品取出后方可继续和重复上一个相同的动作。以生产的角度来分析，生产全自动就是产品生产是以原材料为初始状态开始，通过机械设备的加工至产品成形一直到包装完成，整个过程完全由机械代工处理，整个过程便是全自动化生产的过程，也就是现在的自动化延伸及自动化系统。 

因此，这使它优于传统的机械臂，使它具有更广阔的应用前景。目前智能机器正向着拟人化、仿生化、小型化、多样化方向发展，其应用也越来越广泛，几乎渗透到所有领域[。其功能己不再是只能从事某项简单的操作，而是可以承担多种任务;具有智能特性的自主式移动机器人正在向非制造业方向扩展，这些非制造业包括建筑、医疗护理、服务、农林、办公自动化和灾害救护等。近年来，对移动机器人的研究受到重视，小到娱乐机器人玩具、家用服务机器人。因此，无论是在制造业还是在非制造业，具有智能特性的自主式移动机器人机械臂成为了国内外研究的热点。

二、^范文提纲

目 录

摘要

一 绪论

1.1课题背景和意义

1.2研究的内容和关键技术

二 机械手的设计

2.1机械手臂的选定

2.2动作分析

2.3传动部件的选定

三 硬件部分实现

3.1系统总体设计

3.2各模块工作原理

3.2.1运动控制芯片

3.2.2单片机

3.2.3功率放大芯片

3.2.4增量式光电编码器

3.2.5通信模块

3.3运动系统实现

3.4驱动系统实现

3.5位置检测系统实现

3.6通信系统实现

3.7复位系统实现

四 软件部分实现

4.1软件给你概述

4.2主程序设计

4.3控制系统的程序

五 总结

三、参考文献

[1] 李新春等.移动机械手结构设计［J］. 机器人，2004（11）：103~106.

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