工业机器人遥操作控制系统设计——嵌入式伺服控制器设计.pdfVIP

工学学士论文 目录 目录 1 绪论 1 1.1 机器人和机器人学 1 1.2 机器人的分类 1 1.3 工业机器人的发展 2 2 设计概述 8 2.1 工业机器人的基本组成 8 2.2 机器人的自由度 10 2.3 课题组总框架 10 2.4 控制器的功能及设计思路 11 3 硬件设计与选型 13 3.1 MPS430 单片机概述 13 3.2 CAN 总线接口设计 16 3.3 光电编码器的反馈信号 35 3.4 伺服驱动器的控制 38 4 系统软件设计 44 4.1MSP430 集成开发调试环境 44 4.2 主程序设计 45 4.3 CAN 总线通讯程序设计 47 5 设计总结 50 参考文献 52 致谢 54 工学学士论文 目录 附录一(设计组总框图)55 附录二(本设计原理图)56 附录三(外文文献翻译)57 工学学士论文 绪论 1 绪论 1.1 机器人和机器人学 人们从一开始制作物品时，就有用各种方式制作机器人的想法。尽管 从原理上讲，类人机器人是机器人，并具有与机器人相同的设计与控制原 理，但本设计研究的机器人是工业用机械手型机器人。 如果将常规的机器人操作手与挂在多用车或牵引车上的起重机进行比 较，可发现两者非常相似。它们都具有许多连杆，这些连杆通过关节依次 连接，这些关节有驱动器驱动。在上述两个系统中，操作器的“手”都能在 空中运动并可以运动到工作空间的任何位置，它们都能承载一定的负荷， 并都用一个中央控制器控制驱动器。然而，它们一个称为机器人，另一个 称为操作机(也就是起重机) ，两者最根本的不同是起重机是由人来控制驱动 器，而机器人操作手是由计算机编程控制，正是通过这一点可以区别一台 设备到底是简单的操作机还是机器人。通常机器人设计成由计算机或类似 装置来控制，机器人的动作受计算机监控的控制器所控制，该控制器本身 也运行某种类型的程序。 [1] 机器人学是人们设计和应用机器人的技术和知识 。机器人系统不仅由 机器人组成，还需要其他装置和系统连同机器人一起来共同完成必需的任 务。机器人可以用于生产制造、水下作业、空间探测、帮助残疾人甚至娱 乐等方面。通过编程和控制，许多场合均可以应用机器人。机器人学是一 门交叉学科，它得益于机械工程、电气与电子工程、计算机科学、生物学 以及其他学科。 1.2 机器人的分类 机器人的分类方法很多，这里依据两个有代表性的分类方法列举机器 人的分类。 1 工学学士论文 绪论 首先，机器人按应用可分为工业机器人、极限作业机器人和娱乐机器 人。工业机器人有搬运、焊接、装配、喷漆、检查等机器人，主要用于现 代化的工厂和柔性加工系统中。极限作业机器人主要是指用在人们难以进 入的核电站、海底、宇宙空间进行作业的机器人，也包括建筑、农业机器 人等。娱乐机器人包括弹奏乐器的机器人、舞蹈机器人、玩具机器人等(具 有某种程度的通用性) ，也有根据环境而改变动作的机器人。 其次，按照控制方式机器人可分为操作机器人、程序机器人、示教再 现机器人、智能机器人和综合机器人。操作机器人的典型代表是在核电站 处理放射性物质时远距离进行操作的机器人。在这种场合，相当于人手操 纵的部分称为主动机械手，进行类似动作的部分称为