机械臂的控制论文
机械臂 舵机控制
机械臂舵机控制论文题目：机械臂舵机控制研究第一章：引言1.1 研究背景在工业、军事和服务领域，机械臂被广泛应用于各种复杂任务的执行。
机械臂的运动控制是机械臂性能和精度的关键因素之一，而舵机作为机械臂的关节控制元件，扮演着重要的角色。
因此，深入研究机械臂舵机控制算法具有重要的理论意义和实际应用价值。
1.2 研究目的本章节介绍机械臂舵机控制的研究目的，具体论述了研究的意义和重要性。
第二章：机械臂舵机的工作原理与结构2.1 机械臂舵机的工作原理本章节详细介绍机械臂舵机的工作原理，包括信号输入、电机传动、位置控制和力矩调整等方面的详细机制。
2.2 机械臂舵机的结构本章节对机械臂舵机的结构进行了详细描述，包括电机、显示装置、控制板等关键组成部分的特点和功能。
第三章：机械臂舵机控制算法研究3.1 PID控制算法本章节介绍PID控制算法在机械臂舵机控制中的应用，重点讨论PID算法的优势和局限性。
3.2 模糊控制算法本章节介绍模糊控制算法在机械臂舵机控制中的应用，分析其在舵机控制中的优劣，并探讨模糊控制算法在机械臂控制中的改进空间。
3.3 神经网络控制算法本章节介绍神经网络控制算法在机械臂舵机控制中的应用，讨论神经网络控制算法的优势和不足，并展望其未来的研究方向。
第四章：实验结果与分析本章节通过实验验证了前文所述的各种控制算法在机械臂舵机控制中的效果。
分析实验结果，对比各种算法的优缺点，提出了进一步改进的思路和建议。
第五章：结论本章节对论文进行总结，指出了机械臂舵机控制研究的意义和未来的发展方向。
对本文所做的研究进行评价，提出了研究的不足之处，并展望了未来的研究方向。
综上所述，本论文对机械臂舵机控制进行了深入研究，系统地介绍了机械臂舵机的工作原理、控制算法及其实验验证。
通过对比各种算法的优缺点，为进一步提高机械臂控制的精度和稳定性提供了一定的参考依据和研究方向。
第四章：实验结果与分析本章通过实验验证了前文所述的各种控制算法在机械臂舵机控制中的效果。
机械手臂控制技术研究
机械手臂控制技术研究一、引言机械手臂是由多个驱动器和关节构成的复杂系统，旨在执行制造、装配、加工等任务。
随着工业自动化的发展，机械手臂控制技术变得越来越重要。
控制技术的进步能够提高机械手臂的精度、速度和稳定性，从而提高运行效率和质量。
本文将介绍机械手臂控制技术研究的现状和发展方向。
二、传统机械手臂控制技术传统机械手臂控制技术主要基于PID控制器，该控制器使用反馈信号调整系统输出。
PID控制器具有良好的稳定性和鲁棒性，但不适用于高精度、高速的应用。
传统技术的另一个问题是机械手臂系统的复杂性。
机械手臂包含多个关节和驱动器，考虑每个部分的动力学和运动学会变得十分困难。
传统的控制方法往往需要经验积累和反复试验来优化系统性能。
三、现代机械手臂控制技术现代机械手臂控制技术采用先进的智能控制算法和高精度传感器，使机械手臂具有更高的生成力、速度和精度。
下面将介绍几种主要的现代控制技术：1、模型预测控制模型预测控制是一种基于数学模型的先进控制技术。
该技术使用物理模型预测未来输出，并通过调整状态变量来实现系统控制。
模型预测控制能够优化机械手臂速度和精度，并考虑多个独立运动的协调。
2、神经网络控制神经网络控制使用适应性控制算法和训练神经网络的方法来实现系统控制。
利用神经网络控制，机械手臂不需要输入模型，而是通过学习来优化过程控制，这使得神经网络控制的应用更加广泛。
3、模糊逻辑控制模糊逻辑控制是一种基于人类经验和模糊推理的控制技术。
该技术不需要精确的模型，而是根据输入输出之间的经验规则进行控制。
模糊逻辑控制具有较好的鲁棒性和鲁棒性，适用于非线性、时变的机械手臂控制问题。
四、机械手臂控制技术未来发展方向未来机械手臂控制技术的发展方向主要集中在以下几个方面：1、高精度控制技术高精度控制技术将进一步提高机械手臂的控制精度和速度。
这需要使用更精确的传感器和控制算法来处理机械手臂系统的非线性、时变性质，并考虑关节之间的协调问题。
机械臂的控制论文
学校代码学号本科学年论文（设计）学院、系专业名称年级学生姓名指导教师20年9月日目录摘要 (4)Abstract (5)第一章：绪论 (6)1.1 机械臂的发展史 (6)1.2 国内外发展状况 (6)1.3 课题研究背景 (7)第二章系统整体设计思路 (7)2．1 整体设计概述 (7)2．2 单片机简介 (7)2．3 系统硬件系统设计 (8)2.3.1 电路总框架图 (8)2.3.2 硬件电路概括 (8)2.3.2.1 单片机电路 (8)2.3.2.2 稳压电路............................. (9)2.3.2.3 舵机驱动电路 (9)2.3.2.4 传感器电路 (10)2．4 系统软件系统设计 (10)2.4.1 编程思想 (10)2.4.2 程序流程图 (11)2.4.3 程序及注释 (12)第三章PCB设计 (19)3．1 PCB设计过程 (19)3．2 零件布局 (20)3．3 布线 (21)3．4 放置敷铜 (19)3. 5 PCB电路图 (21)第四章：设计过程问题分析 (22)第五章：总结 (23)致谢 (23)参考文献 (24)基于C8051F310单片机的机械臂的设计摘要：随着时代的进步，机械臂技术的应用已越来越普及，已逐渐渗透到军事、航天、医疗、日常生活及教育娱乐等各个领域。
慢慢取代了人类的劳动，尤其是代替人到不能或不适宜去的、有危险等的环境中。
一个完整的机械臂系统主要包括机械、硬件和软件等部分。
设计时需要考虑结构设计、控制系统设计、运动学分析等部分，对于整个研发工作，需要把各个部分紧密联系，互相协调设计。
本文旨在介绍2010-2011学年论文—机械臂的设计方案。
通过C8051F310单片机对五路舵机的分别控制，实现具有五个自由度的机械臂的功能，该机械臂具有灵活、稳定、反应快速、用途广等优点。
关键词：机械臂，单片机，自由度Based on C8051F310 SCM design of mechanical armAuthor:Tutor:AbstractWith the progress of The Times, the application of mechanical arm technology has become more and more popular, already permeates gradually to military and aerospace, medical treatment, the daily life and the education entertainment, and other fields. Slowly replaced human labor, especially instead of people to be or not to go, is dangerous for the environment.A complete mechanical arm the system includes machinery, hardware and software, and other parts. The design consideration of the need when structure design, control system design, kinematics analysis, for the whole of research and development work of each part, need to close contact each other, coordinate design. This paper aims to introduce the 2010 2011 academic year paper design scheme of mechanical arm. Through the C8051F310 microcontroller to five road of steering gear control to realize respectively with five of the freedom of the function of the mechanical arm, the mechanical arm with flexible, stable and quick response, wide application, etc.Keywords: Mechanical arm, SCM, degrees of freedom第一章绪论1.1 机械臂的发展史随着社会分工的细化，从事简单重复工作的人们强烈渴望有某种能代替自己工作的机械臂出现，1946年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。
机械臂控制技术的研究与开发
机械臂控制技术的研究与开发机械臂是一种能够执行多种任务的通用性工具，能够模仿人手的自由运动，执行各种操作。
但机械臂的控制技术也相应变得更加复杂。
本文将讨论机械臂控制技术的研究与开发。
一、机械臂的结构机械臂主要有运动部件、控制器、传感器和接口等组成部分。
其中运动部件包括臂、肘关节、腕关节、爪等，控制器负责机械臂的运动，传感器用于检测机械臂的位置和工件的状态，接口可以为机械臂提供电信号和电气信号。
二、机械臂的控制方法机械臂的控制方法主要有两种，即基于位置的控制和基于力的控制。
基于位置的控制主要是通过约束机械臂的轨迹，使机械臂运行到指定的点位。
而基于力的控制则是根据所需的反作用力和精度要求，在机械臂末端执行器上实时调整力。
三、机械臂控制技术的研究方向1. 视觉导航技术机械臂的视觉导航是将计算机视觉技术与机械臂智能控制相结合，能够在运动中自动感知周围环境，调整机械臂的运动轨迹，以满足特定的需求。
机器视觉技术本质上是通过足够的交互操作来提取环境信息和工件图片等。
2. 新型控制算法新型控制算法可以有效提高机械臂控制的稳定性和精度。
例如，基于强化学习的逆向动力学控制可以通过学习手头任务的反向环境等方式提高机械臂控制的精度和稳定性。
3. 新型机械臂机构构设计机械臂机构的设计需要在强度、精度和成本等方面进行平衡。
机械臂的传感器也需要支持高精度检测、高速度检测、多方向检测等不同应用的需求。
机械臂的机构设计也必须支持装配和维护，当然，若这并不合适，机器人工程师可以用机器人零件商店来购买机器人组件。
四、机械臂控制技术的应用机械臂控制技术在许多领域都有着重要的应用，如生产制造、医疗护理、搬运储运、安全检测、航空航天等领域。
例如，在医疗护理领域中，机械臂可以作为手术助理，提高手术质量和效率，并减少人工操作的风险。
总的来说，机械臂作为一种通用的工业自动化设备，可用于各种领域，包括生产、医疗和储运等领域。
机械臂的发展和进步离不开控制技术的不断提高。
基于PLC的机械臂控制系统设计毕业论文
基于PLC的机械臂控制系统设计毕业论文目录摘要 (Ⅰ)第一章绪论 (1)1.1 课题研究目的及意义 (1)1.2 国内外机械臂研究概况 (1)1.3 课题研究的内容 (2)第二章机械臂控制方式的选择和可编程序控制器简介 (3)2.1 机械臂控制方式的选择 (3)2.1.1 控制方式的分类 (3)2.1.2PLC与工业控制计算机（IPC）和集散控制系统（DCS）的比较 (3)2.1.3 机械臂控制方式的选定 (4)2.2 可编程序控制器简介 (5)2.2.1 PLC的结构 (5)2.2.2 PLC的特点 (6)2.2.3 PLC的主要功能 (7)2.2.4 PLC的经济分析 (8)2.2.5 PLC发展状况及趋势 (8)第三章机械臂模型控制系统的设计 (9)3.1 机械臂控制系统构件概述 (9)3.1.1 步进电机 (9)3.1.2 步进电机驱动器 (10)3.1.3 传感器 (11)3.1.4 直流电机驱动单元 (14)3.2 机械臂的动作实现过程 (15)3.3 PLC程序设计 (16)3.3.1 I/O点数的确定及PLC类型的选择 (16)3.3.3 编程指令的选择 (17)3.3.4 PLC程序的设计 (17)3.4 PLC程序的调试 (18)3.4.2 机械臂控制系统的外部接线图 (19)3.4.3 机械臂控制程序的调试 (19)第四章组态王在机械臂控制系统中的应用 (19)4.1 组态王的概述 (19)4.1.1 组态王的简介 (19)4.1.2 组态王的构成 (19)4.1.3 组态王的主要特性和功能 (21)4.1.4 组态王的编程语言 (21)4.1.5 组态王的数据结构 (22)4.1.6 组态王的作用 (22)4.2 工程的建立与变量的定义 (23)4.2.1 工程的建立 (23)4.2.2 变量的分配 (23)4.2.3 变量定义的步骤 (26)4.2.4 设备与变量连接 (27)4.3 工程画面的创建 (28)4.3.1 封面窗口及监控画面的制作 (29)4.3.2 运行策略的建立及脚本程序的编写 (30)4.4 动画的连接.................................................................................... 错误!未定义书签。
《2024年六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真》范文
《六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，机械臂已成为自动化生产线上不可或缺的一部分。
六自由度机械臂因其高度的灵活性和适应性，在工业、医疗、军事等领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍六自由度机械臂控制系统的设计与运动学仿真，旨在为相关领域的研究和应用提供参考。
二、六自由度机械臂结构及特点六自由度机械臂主要由关节、驱动器、控制系统等部分组成。
其结构包括六个可独立运动的关节，通过控制每个关节的旋转角度，实现空间中任意位置的到达。
六自由度机械臂具有较高的灵活性和工作空间，适用于复杂环境下的作业。
三、控制系统设计（一）硬件设计控制系统硬件主要包括微处理器、传感器、执行器等部分。
微处理器负责接收上位机指令，解析后发送给各个执行器；传感器用于检测机械臂的位置、速度、加速度等信息，反馈给微处理器；执行器则根据微处理器的指令，驱动机械臂进行运动。
（二）软件设计软件设计包括控制系统算法和程序设计。
控制系统算法包括运动规划、轨迹跟踪、姿态控制等，通过算法实现对机械臂的精确控制。
程序设计则包括上位机程序和下位机程序，上位机程序负责发送指令，下位机程序负责接收指令并执行。
四、运动学仿真运动学仿真是指通过数学模型对机械臂的运动过程进行模拟，以验证控制系统的正确性和可靠性。
运动学仿真主要包括正运动学和逆运动学两部分。
（一）正运动学正运动学是指通过关节角度计算机械臂末端的位置和姿态。
通过建立机械臂的数学模型，利用关节角度计算末端执行器的位置和姿态，为后续的轨迹规划和姿态控制提供依据。
（二）逆运动学逆运动学是指根据机械臂末端的位置和姿态，计算关节角度。
通过建立逆运动学方程，将末端执行器的目标位置和姿态转化为关节角度，实现对机械臂的精确控制。
五、实验与分析通过实验验证了六自由度机械臂控制系统的设计和运动学仿真的正确性。
实验结果表明，控制系统能够实现对机械臂的精确控制，运动学仿真结果与实际运动过程相符。
本科毕业论文-基于单片机的多自由度机械手臂控制器设计解析
唐山学院毕业设计设计题目：基于单片机的多自由度机械手臂控制器设计系别：信息工程系班级：11电气工程及其自动化3班姓名：刘亮指导教师：田红霞2015年6月1日基于单片机的多自由度机械手臂控制器设计摘要机械臂控制器作为机械臂的大脑，对于它的研究有着十分重要的意义。
随着微电子技术和控制方法的不断进步，以单片机作为控制器的控制系统越来越成熟。
本课题正是基于单片机的机械臂控制系统的研究。
本文首先介绍了国内外机械臂发展状况以及控制系统的发展状况。
其次，阐述了四自由度机械手臂控制系统的硬件电路设计及软件实现。
详细阐述了机械臂控制系统中单片机及其外围电路设计、电源电路设计和舵机驱动电路设计。
在程序设计中，着重介绍了利用微分插补法进行PWM调速的程序设计。
并给出了控制器软件设计及流程图。
最后，给出了系统调试中出现的软硬件问题，进行了详细的分析并给出了相应的解决办法。
关键词：机械臂单片机自由度舵机PWMDesign of Multi DOF Manipulator ControllerBased on MCUAbstractAs the brain of robot arm, manipulator controller is very important for its research.With the development of microelectronics technology and control method, the control system of MCU is becoming more and more mature.This thesis is based on the research of the manipulator control system of MCU.Firstly,it is introduced the development of the manipulator and the control system at home and abroad.Secondly,it is given the circuit and software design for the four DOF manipulator in this disertation.it is expatiated the Single Chip Microcomputer(SCM),the relative circuit design ,Power circuit design,and driver circuit design of manipulator control system.In the design of the program, the design of PWM speed regulation by differential interpolation is introduced emphatically. The software design and flow chart of the controller are given.Finally,it is presented the problems of hardware and software in practive given resolves.Key word: Manipulator;MCU;DOF;Steering engine;PWM目录1引言 (1)1.1研究的背景和意义 (1)1.2国内外机械臂研究现状 (2)1.2.1国外机械臂研究现状 (2)1.2.2国内机械臂研究现状 (3)1.3机械臂控制器的发展现状 (3)1.4本设计研究的任务 (4)2机械结构与控制系统概述 (5)2.1机械结构 (5)2.2控制系统 (6)2.3系统功能介绍 (8)2.4舵机工作原理与控制方法 (8)2.4.1概述 (8)2.4.2舵机的组成 (8)2.4.3舵机工作原理 (9)3系统硬件电路设计 (11)3.1时钟电路设计 (11)3.2复位电路设计 (11)3.3控制器电源电路设计 (12)3.4舵机驱动电路 (13)3.5串口通信电路设计 (13)4系统软件设计 (14)4.1四自由机械臂轨迹规划 (15)4.2主程序设计 (16)4.3舵机调速程序设计 (17)4.3.1舵机PWM信号 (17)4.3.2利用微分插补法实现对多路PWM信号的输出 (18)4.4初末位置置换子程序 (21)4.5机械爪控制程序 (22)4.6定时器中断子程序 (23)4.6.1定时器T1中断程序 (23)4.6.2定时器T0中断子程序 (24)5系统软硬件调试 (25)5.1单片机系统开发调试工具 (25)5.1.1编程器 (25)5.1.2集成开发环境Keil和Protues (25)5.2控制系统的仿真 (26)5.3软件调试 (27)5.4硬件调试 (27)5.5软硬件联合调试 (28)6结论 (29)谢辞 (30)参考文献 (31)附录 (32)1引言1.1研究的背景和意义机器人是传统的机械结构学结合现代电子技术、电机学、计算机科学、控制理论、信息科学和传感器技术等多学科综合性高新技术产物,它是一种拟生结构、高速运行、重复操作和高精度机电一体化的自动化设备。
《2024年六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真》范文
《六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真》篇一一、引言随着科技的飞速发展，自动化与机器人技术已广泛应用于各种领域，六自由度机械臂是其中一种重要而常见的自动化工具。
它具备灵活的运动能力与复杂操作功能，能够在高精度的环境中完成一系列作业。
本篇论文旨在介绍六自由度机械臂控制系统的设计与运动学仿真，旨在提升机械臂的性能和可靠性。
二、六自由度机械臂控制系统设计1. 硬件设计六自由度机械臂控制系统主要由机械臂主体、驱动器、传感器和控制单元等部分组成。
其中，机械臂主体由多个关节组成，每个关节由一个驱动器驱动。
传感器用于检测机械臂的位置、速度和加速度等信息，控制单元则负责处理这些信息并发出控制指令。
2. 软件设计软件设计部分主要包括控制算法的设计和实现。
我们采用了基于PID（比例-积分-微分）的控制算法，以实现对机械臂的精确控制。
此外，我们还采用了路径规划算法，使机械臂能够按照预定的路径进行运动。
3. 控制系统架构控制系统采用分层架构，分为感知层、决策层和执行层。
感知层通过传感器获取机械臂的状态信息；决策层根据这些信息计算控制指令；执行层则根据控制指令驱动机械臂进行运动。
三、运动学仿真运动学仿真主要用于模拟机械臂的运动过程，验证控制系统的性能。
我们采用了MATLAB/Simulink软件进行仿真。
1. 模型建立首先，我们需要建立机械臂的数学模型。
根据机械臂的结构和运动规律，我们可以建立其运动学方程。
然后，将这些方程导入到MATLAB/Simulink中，建立仿真模型。
2. 仿真过程在仿真过程中，我们设定了不同的工况和任务，如抓取、搬运、装配等。
通过改变控制参数和路径规划算法，观察机械臂的运动过程和性能表现。
我们还对仿真结果进行了分析，以评估控制系统的性能和可靠性。
四、实验结果与分析我们通过实验验证了六自由度机械臂控制系统的性能。
实验结果表明，该系统能够实现对机械臂的精确控制和灵活操作。
在各种工况和任务下，机械臂都能以较高的速度和精度完成任务。
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学校代码学号本科学年论文（设计）学院、系专业名称年级学生姓名指导教师20年9月日目录摘要 (4)Abstract (5)第一章：绪论 (6)1.1 机械臂的发展史 (6)1.2 国内外发展状况 (6)1.3 课题研究背景 (7)第二章系统整体设计思路 (7)2．1 整体设计概述 (7)2．2 单片机简介 (7)2．3 系统硬件系统设计 (8)2.3.1电路总框架图 (8)2.3.2 硬件电路概括 (8)2.3.2.1 单片机电路 (8)2.3.2.2 稳压电路............................. (9)2.3.2.3 舵机驱动电路 (9)2.3.2.4 传感器电路 (10)2．4 系统软件系统设计 (10)2.4.1 编程思想 (10)2.4.2 程序流程图 (11)2.4.3 程序及注释 (12)第三章PCB设计 (19)3．1 PCB设计过程 (19)3．2 零件布局 (20)3．3 布线 (21)3．4 放置敷铜 (19)3. 5 PCB电路图 (21)第四章：设计过程问题分析 (22)第五章：总结 (23)致谢 (23)参考文献 (24)基于C8051F310单片机的机械臂的设计摘要：随着时代的进步，机械臂技术的应用已越来越普及，已逐渐渗透到军事、航天、医疗、日常生活及教育娱乐等各个领域。
慢慢取代了人类的劳动，尤其是代替人到不能或不适宜去的、有危险等的环境中。
一个完整的机械臂系统主要包括机械、硬件和软件等部分。
设计时需要考虑结构设计、控制系统设计、运动学分析等部分，对于整个研发工作，需要把各个部分紧密联系，互相协调设计。
本文旨在介绍2010-2011学年论文—机械臂的设计方案。
通过C8051F310单片机对五路舵机的分别控制，实现具有五个自由度的机械臂的功能，该机械臂具有灵活、稳定、反应快速、用途广等优点。
关键词：机械臂，单片机，自由度Based on C8051F310 SCM design of mechanical armAuthor:Tutor:AbstractWith the progress of The Times, the application of mechanical arm technology has become more and more popular, already permeates gradually to military and aerospace, medical treatment, the daily life and the education entertainment, and other fields. Slowly replaced human labor, especially instead of people to be or not to go, is dangerous for the environment.A complete mechanical arm the system includes machinery, hardware and software, and other parts. The design consideration of the need when structure design, control system design, kinematics analysis, for the whole of research and development work of each part, need to close contact each other, coordinate design. This paper aims to introduce the 2010 2011 academic year paper design scheme of mechanical arm. Through the C8051F310 microcontroller to five road of steering gear control to realize respectively with five of the freedom of the function of the mechanical arm, the mechanical arm with flexible, stable and quick response, wide application, etc.Keywords: Mechanical arm, SCM, degrees of freedom第一章绪论1.1 机械臂的发展史随着社会分工的细化，从事简单重复工作的人们强烈渴望有某种能代替自己工作的机械臂出现，1946年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。
同时，大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，又为机械臂的开发奠定了基础。
另一方面，核能技术的研究要求某些操作机械代替人处理放射性物质。
在这一需求背景下，美国于1947年开发了遥控机械手，1948年又开发了机械式的主从机械手。
机械臂首先是从美国开始研制的。
1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。
该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。
这就是所谓的再现机器人。
现有的机器人差不多都采用这种控制方式。
1958年美国联合控制公司研制出第一台机械臂铆接机器人。
作为机器人产品最早的实用机型（示教再现）是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。
这些工业机器人主要由类似人的手和臂组成它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势:1.2 国内外发展状况(1)工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而单机价格不断下降。
(2)机械结构向模块化、可重构化发展。
例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化:由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机;国外已有模块化装配机器人产品问市。
(3)工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化;器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构:大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。
(4)虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。
1.3 课题研究背景随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃、易爆等高危及重体力劳动场合必将由机器人所代替。
这一方面可以减轻工人的劳动强度，另一方面可以大大提高劳动生产率。
例如，目前在我国的许多中小型汽车生产以及轻工业生产中，往往冲压成型这一工序还需要人工上下料，既费时费力，又影响效率。
为此，我们把机械臂作为我们研究的课题。
在工业自动化领域里，对机械手、机器人的实用性和前景毫无疑虑。
第二章系统整体设计思路2.1 整体设计概述整体来看，本次设计比较简单。
用单片机输出五路PWM脉冲分别控制机械臂的五个舵机，实现具有五个自由度的机械臂。
本次设计所使用的C8051F310单片机性能较强大，完全可以满足设计需要。
使用时对C8051F310单片机的目标引脚做初始化，完全可以根据需要将所选引脚用作输入输出口。
C8051F310单片机有高精度可编程的25MHz内部振荡器，不需接外部晶振完全可以满足设计需要。
本次设计要实现的目标是灵活控制五路舵机，稳定的实现五个自由度的机械臂运动。
为了今后自由度的扩展特采用定时器0、1中断的方式来分别控制周期为20ms的五路舵机。
但若就控制五个舵机我们可以用单片机自身的PWM控制器来输出5个20ms的脉冲，更加简单、稳定。
2.2 单片机简介C8051F310 器件是完全集成的混合信号片上系统型MCU芯片。
下面列出了一些主要特性：●高速、流水线结构的8051 兼容的CIP-51 内核（可达25MIPS）●全速、非侵入式的在系统调试接口（片内）●高精度可编程的25MHz 内部振荡器● 4 个通用的16 位定时器●具有5 个捕捉/比较模块和看门狗定时器功能的可编程计数器/定时器阵列（PCA）●29/25 个端口I/O（容许5V 输入）2.3 系统硬件结构设计2.3.1 电路总框架图2.3.2 硬件电路概括电路硬件系统包括：单片机电路、舵机控制电路、传感器输入电路、稳压电路等部分。
2.3.2.1 单片机电路为了今后能更好扩展PWM的输出，我们选用单片机数字I/O口输出来模仿PWM脉冲,分别控制五路舵机，其电路原理图如下所示：断T0的操作，最后就能够实现5路舵机控制信号的输出。
在使用前应仔细阅读单片机的使用手册，了解单片机的相关寄存器设置方法。
2.4.2 程序流程图主程序流程图1中断服务程序流图22.4.3程序及注释#include <c8051f310.h> //C8051F31X系列头文件sbit IN0=P1^1; //传感器输入sbit IN1=P1^2;sbit PWM0=P0^0; //PWM信号传输接口sbit PWM1=P0^1;sbit PWM2=P0^6;sbit PWM3=P0^7;sbit PWM4=P1^0;unsigned int order1=0,order2=0,bz0=0;unsigned int jd1,jd2,jd3,jd4,jd5; //角度变量unsigned int j1=1,j2=1,j3=1,j4,j5=0,j6=0,j7=0,j8=0,i=0;/********************************************************************子函数********************************************************************/ //函数名：void PORT_Init(void)**************////功能描述：端口初始化**********************//void PORT_Init(void){P0MDIN=0xff;//P0口P0MDOUT=0xff;P0SKIP=0x0C;P1MDIN=0xff;//P1口P1MDOUT=0xff;P2MDIN=0xff;//P2口P2MDOUT=0xff;P3MDIN=0Xff;//P3口P3MDOUT=0xff;XBR0= 0x00;XBR1= 0xC0;}//函数名：void PWM_Init(void)**************////功能描述：端口初始化**********************//void PWM_Init(void){PCA0MD &= ~0x40;PCA0MD = 0x00;PCA0CPM0 =0x42; //CCM0为8位PWM方式PCA0CPM1 =0x42; //CCM1为8位PWM方式PCA0CPM2 = 0x42; //CCM2为8位PWM方式PCA0CPM3 = 0x42; //CCM3为8位PWM方式PCA0CPM4 =0x42; //CCM4为8位PWM方式PCA0CN = 0x40; // 允许PCA计数器 0x00禁止PCA计数}//函数名：void Internal_Crystal(void)*******////功能描述：设计内部时钟********************//void Internal_Crystal(void){OSCICN=0x82; // 2分频CLKSEL=0x00; // 内部振荡器 24.5MHz}//****************延时函数******************//void delay1(int time){int x,y;for(x=0;x<1000;x++){for(y=0;y<time;y++) ;}}void delay2(int time){int x,y;for(x=0;x<100;x++){for(y=0;y<time;y++) ;}}void delay3(int time){int x,y;for(x=0;x<10;x++){for(y=0;y<time;y++) ;}}//***************Timer函数********************//void Time_Init(void) //定时器初始化{TMOD=0x11; // T1 、T0 工作在方式1 EA=1;ET1=1;ET0=1;CKCON=0X01; //系统时钟4分频，即3.0625MHZTH0=0XFC;TL0=0X02; //24.5MHz，0.5ms}//******************定时器0中断函数************// void Time0_Int() interrupt 1{switch(order1){case 1: PWM0=1;TR1=1;TH0=-jd1/256; //定时状态：X=M-定时时间/T delay3(1);TL0=-jd1%256;break;case 2: PWM0=0;TH0=-(8140-jd1)/256;TL0=-(8140-jd1)%256;break;case 3: PWM1=1;TH0=-jd2/256;TL0=-jd2%256;break;case 4: PWM1=0;TH0=-(8140-jd2)/256;TL0=-(8140-jd2)%256;break;case 5: PWM2=1;TH0=-jd3/256;TL0=-jd3%256;break;case 6: PWM2=0 ;TH0=-(8140-jd3)/256;TL0=-(8140-jd3)%256;break;case 7: PWM3=1;TH0=-jd4/256;TL0=-jd4%256;break;case 8: PWM3=0;TH0=-(8140-jd4)/256;TL0=-(8140-jd4)%256;break;case 9: PWM4=1;TH0=-jd5/256;TL0=-jd5%256;break;case 10: PWM4=0;order1=0;TH0=-(8140-jd5)/256;TL0=-(8140-jd5)%256;TR0=0;break;default : delay3(1);}order1++;}void Time1_Int() interrupt 3{PWM0=1;TH1=0X0F;TL1=0X2D;TH0=0XFE;TL0=0XFE;TR1=0;TR0=1;}//**********功能描述：主函数****************// void main (void){Internal_Crystal();PORT_Init();PWM_Init();Time_Init();TH0=0XFF;TL0=0X02;TR0=1;TH1=0X10;TL1=0X7D;delay1(10);jd1=4956; //1.5ms 1.55-----1.65msjd2=6493; //2ms 1.95msjd3=6493; //2ms 1.95ms(示波器)jd4=4956; //1.5ms 1.45msjd5=3800; //1ms 1.05msdelay1(200);TH1=0X10;TL1=0X7D;TH0=0XFF;TL0=0X02;for(;j1<=500;j1++){jd1=jd1-7; //0.5jd2=jd2-5; //1.5jd3=jd3-3; //1.5jd5=jd5+2; //kaidelay1(10);delay3(42);}jd5=4500;delay1(600);for(;j2<=500;j2++){jd1=jd1+7;jd2=jd2+5;jd3=jd3+3;jd4=jd4-3;delay1(10);delay3(43);}delay1(600);for(;j5<=500;j5++){jd2=jd2-6;jd3=jd3-6;delay1(10);delay3(43);}jd5=5600;delay1(600);for(;j6<=500;j6++){jd2=jd2+6;jd3=jd3+6;delay1(10);delay3(43);}Delay1(600);jd5=3500;for(;j3<=500;j3++){jd1=jd1+5; //2.5jd2=jd2-5; //1jd3=jd3-3; //1jd5=jd5+3; //kaidelay1(10);delay3(42);}delay1(600);jd5=5600;jd5=4600;for(;j4<=500;j4++){jd1=jd1-5;jd2=jd2+5;jd3=jd3+3;jd4=jd4-3;delay1(10);delay3(43);}delay1(600);for(;j7<=500;j7++){jd2=jd2-6;jd3=jd3-6;delay1(10);delay3(43);}jd5=5600;delay1(600);for(;j8<=500;j8++){jd2=jd2+6;jd3=jd3+6;delay1(10);delay3(43);}delay1(600);jd5=3500;jd1=4856;jd2=6493;jd3=6493;jd4=4956;jd5=3800;delay1(600);}第三章PCB设计下面简单介绍一下PROTEL软件制作PCB的过程以及一些常见的封装名称。