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基于单片机控制的六自由度自动跟踪机器人的设计与实现

时间:2018-12-13来源:广州乐行机器视觉设备技术有限公司浏览次数:

摘要:随着自动化技术的普及,为了解决工厂劳动力的短缺,MSP430芯片具有控制能力强、设计灵活、编程语言易于修改等优点。将软件设计与硬件设计相结合,进行系统设计,从而完成物流工作。利用编辑器的程序、调试时间和操作步骤编写了系统,将程序导入到仿真硬件电路中,检查是否符合设计要求。该设计具有性能稳定、功耗低、价格低廉、安全可靠、操作方便等特点。
    
     机械技术、电子技术和信息技术的结合是当代科学技术发展的特征之一。机器人是这种结合的产物之一,现代机器人都是由机械发展而来的,机器人与传统机器的区别在于机器人具有计算机控制系统,因此它们具有一定的智能性。人类可以编写动作程序来完成各种不同的动作。搬运机器人就是其中之一。这种手动机器人不仅可以取代人类的某些功能,有时甚至超过人类的体能。它可以是24小时,甚至24小时。
    
     对于较长时间的连续重复操作,它也可以承受各种恶劣的环境。因此,搬运机器人是人体局部功能的延伸和发展。
    
     本设计主要以MSP430为控制核心,采用直流电机、热电式红外传感器等系统,充分发挥其性能。其优点是硬件电路简单,软件功能完善,控制系统可靠,性价比高。具有一定的使用和参考价值。
    
     在本设计中,自动跟踪模块主要由单片机及其外围电路、红外跟踪电路、直流电机控制电路等组成。当系统正常工作时,单片机检测红外跟踪电路的输出信号,产生直流电机的控制信号。当系统检测到工作模式的变化时,系统进入相应的模式,其原理框图如图1和图2所示。
    
     系统设计采用模块化设计方法,将机床分为底座、手臂、手腕和手四个部分,控制器以MSP430单片机为主控制器。具体控制部分的框图如图3所示。
    
     一般来说,跟踪机器人系统的控制核心是基于MSP430单片机的基本硬件资源,必要时可以扩展一些外部设备,本设计所需完成的控制相对简单,可以充分实现单片机的基本硬件资源,因此不需要扩展。
    
     使用LM324控制,LM324是一个四运算放大器集成电路。它采用14英尺的双列塑料包装。它包含四组形式完全相同的运算放大器。除了功率共享,这四组运算放大器彼此独立。
    
     所选择的电机是普通的直流电机。在MSP430单片机的控制下,它可以与电机驱动芯片连接,也可以由其他原件旋转,为了简化系统设计,电路驱动芯片被其他方法代替。
    
     六自由度机械手是由六个伺服电机驱动的机械手臂,除了手臂的四个关节和手腕的一个关节外,还实现了机械手的机械结构。
    
     控制模块采用5V直流电源分别为单片机电机和机械臂供电。该电路包括手动复位电路、晶体电路、矩阵键盘、控制单片机角度的独立键盘、伺服电机访问端口,通过显示屏可显示电机识别号和电机的旋转角度。
    
     本系统的软件设计以硬件为导向,采用C语言编程,其中最重要的部分是单片机控制电机旋转(包括正反转)、时滞和PID算法,具体设计流程图如图4和图5所示。
    
     1)编程后,逐行仔细检查代码。检查代码错误,建立自己的代码检查表,检查频繁出错的地方。检查代码是否符合编程规范。
    
     3)当与电源连接时,观察整个电路是否按照预期设计工作,电机是否正转,电机是否反转等。根据电路的工作,我们可以推断出程序的错误部分。程序修改后,由编译器调试,烧录到单片机上,反复测试,直至完全正常工作。
    
     该系统是基于单片机的跟踪机器人系统。该系统以单片机MSP430为控制核心,结合直流电机、转向器和集成红外接收机,硬件和软件设计简单,易于开发,对各种元器件的采购成本严格控制,成本低,安全可靠,操作方便。
    
    

广州乐行机器视觉设备技术有限公司专业从事自动化检测设备,视觉传感器研究与开发,提供各种行业的解决方案,作为专注于机器视觉应用的公司,我们在视觉、机械、电气方面的整合能力达到了较高水平。能在短期内根据客户的需求研发、设计、生产出较高水平的非标设备、检测系统。

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