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基于單片機控制的六自由度自動跟蹤機器人的設計與實現

時間:2018-12-13來源:廣州樂行機器視覺設備技術有限公司瀏覽次數:

摘要:隨著自動化技術的普及,為了解決工廠勞動力的短缺,MSP430芯片具有控制能力強、設計靈活、編程語言易于修改等優點。將軟件設計與硬件設計相結合,進行系統設計,從而完成物流工作。利用編輯器的程序、調試時間和操作步驟編寫了系統,將程序導入到仿真硬件電路中,檢查是否符合設計要求。該設計具有性能穩定、功耗低、價格低廉、安全可靠、操作方便等特點。
    
     機械技術、電子技術和信息技術的結合是當代科學技術發展的特征之一。機器人是這種結合的產物之一,現代機器人都是由機械發展而來的,機器人與傳統機器的區別在于機器人具有計算機控制系統,因此它們具有一定的智能性。人類可以編寫動作程序來完成各種不同的動作。搬運機器人就是其中之一。這種手動機器人不僅可以取代人類的某些功能,有時甚至超過人類的體能。它可以是24小時,甚至24小時。
    
     對于較長時間的連續重復操作,它也可以承受各種惡劣的環境。因此,搬運機器人是人體局部功能的延伸和發展。
    
     本設計主要以MSP430為控制核心,采用直流電機、熱電式紅外傳感器等系統,充分發揮其性能。其優點是硬件電路簡單,軟件功能完善,控制系統可靠,性價比高。具有一定的使用和參考價值。
    
     在本設計中,自動跟蹤模塊主要由單片機及其外圍電路、紅外跟蹤電路、直流電機控制電路等組成。當系統正常工作時,單片機檢測紅外跟蹤電路的輸出信號,產生直流電機的控制信號。當系統檢測到工作模式的變化時,系統進入相應的模式,其原理框圖如圖1和圖2所示。
    
     系統設計采用模塊化設計方法,將機床分為底座、手臂、手腕和手四個部分,控制器以MSP430單片機為主控制器。具體控制部分的框圖如圖3所示。
    
     一般來說,跟蹤機器人系統的控制核心是基于MSP430單片機的基本硬件資源,必要時可以擴展一些外部設備,本設計所需完成的控制相對簡單,可以充分實現單片機的基本硬件資源,因此不需要擴展。
    
     使用LM324控制,LM324是一個四運算放大器集成電路。它采用14英尺的雙列塑料包裝。它包含四組形式完全相同的運算放大器。除了功率共享,這四組運算放大器彼此獨立。
    
     所選擇的電機是普通的直流電機。在MSP430單片機的控制下,它可以與電機驅動芯片連接,也可以由其他原件旋轉,為了簡化系統設計,電路驅動芯片被其他方法代替。
    
     六自由度機械手是由六個伺服電機驅動的機械手臂,除了手臂的四個關節和手腕的一個關節外,還實現了機械手的機械結構。
    
     控制模塊采用5V直流電源分別為單片機電機和機械臂供電。該電路包括手動復位電路、晶體電路、矩陣鍵盤、控制單片機角度的獨立鍵盤、伺服電機訪問端口,通過顯示屏可顯示電機識別號和電機的旋轉角度。
    
     本系統的軟件設計以硬件為導向,采用C語言編程,其中最重要的部分是單片機控制電機旋轉(包括正反轉)、時滯和PID算法,具體設計流程圖如圖4和圖5所示。
    
     1)編程后,逐行仔細檢查代碼。檢查代碼錯誤,建立自己的代碼檢查表,檢查頻繁出錯的地方。檢查代碼是否符合編程規范。
    
     3)當與電源連接時,觀察整個電路是否按照預期設計工作,電機是否正轉,電機是否反轉等。根據電路的工作,我們可以推斷出程序的錯誤部分。程序修改后,由編譯器調試,燒錄到單片機上,反復測試,直至完全正常工作。
    
     該系統是基于單片機的跟蹤機器人系統。該系統以單片機MSP430為控制核心,結合直流電機、轉向器和集成紅外接收機,硬件和軟件設計簡單,易于開發,對各種元器件的采購成本嚴格控制,成本低,安全可靠,操作方便。
    
    

廣州樂行機器視覺設備技術有限公司專業從事自動化檢測設備,視覺傳感器研究與開發,提供各種行業的解決方案,作為專注于機器視覺應用的公司,我們在視覺、機械、電氣方面的整合能力達到了較高水平。能在短期內根據客戶的需求研發、設計、生產出較高水平的非標設備、檢測系統。

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