慧魚四自由度機(jī)械手說明書..

1、件亠茅技:孕齪課程設(shè)計(jì)說明設(shè)計(jì)-名稱：綜合課程設(shè)計(jì)題1 機(jī)械模型的遠(yuǎn)程控制四自由度機(jī)械手學(xué)生姓名：專業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí):學(xué)號(hào):指導(dǎo)教師：日期:2013年12月25日課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和任務(wù)分析機(jī)構(gòu)模型的的原理圖及工作原理2.1總體工作流程22前后運(yùn)動(dòng)部分2.3左右轉(zhuǎn)動(dòng)部分2.4上下運(yùn)動(dòng)部分2.5機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)部分2.6機(jī)械手張開閉合部分-19 -三.遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的工作原理 四慧魚接口板的處理器操作模式的選擇以及計(jì)算機(jī)與接口板的通訊4.1慧魚接口板概述4.2微處理器的兩種處理模式4.3計(jì)算機(jī)與接口板通訊五客戶端程序中主要功能模塊的設(shè)計(jì)過程13六結(jié)論及心得體會(huì)13七.參考文獻(xiàn).主要內(nèi)容和任

2、務(wù)分析利用德國慧魚公司的“智能創(chuàng)意教具”模型設(shè)計(jì)、裝配出較有創(chuàng)意的機(jī)構(gòu)或機(jī)械設(shè)備模型，模型完成之后應(yīng)用VB開始編程以及對(duì)程序的調(diào)試最終能完成對(duì)模型的遠(yuǎn)程控制。認(rèn)真復(fù)習(xí)機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、自動(dòng)生產(chǎn)線、VB的基本知識(shí)以及學(xué)習(xí)新的知識(shí)（主要為 mscomm win sock、timer三種控件的使用）等。在實(shí)驗(yàn)室熟悉慧魚模型的元件及其搭建方法，參考現(xiàn)有的模型基礎(chǔ)，然后設(shè)計(jì)出 有創(chuàng)意的機(jī)械模型。二、機(jī)構(gòu)模型的的原理圖及工作原理2.1總體工作流程作品擬實(shí)現(xiàn)的主要功能有以下五個(gè)運(yùn)動(dòng)：前后運(yùn)動(dòng)；左右轉(zhuǎn)動(dòng);上下運(yùn)動(dòng)；手爪順逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；手爪的張開閉合。全景圖如下:3 .八.-*2.2前后運(yùn)動(dòng)部分如圖1所示，其工

3、作過程為：向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)1正轉(zhuǎn)，通過減速箱2減速，再通過齒輪鏈條3的傳動(dòng)將動(dòng)力傳到蝸桿4。此時(shí)限位開關(guān) 5常開開關(guān)打開，蝸桿 4旋轉(zhuǎn)將底盤7向前運(yùn)動(dòng)，底盤到達(dá)最前端，此時(shí)，限位開關(guān)6常開關(guān)開閉合，向前運(yùn)動(dòng)完成，電動(dòng)機(jī) 1停止。向后遠(yuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)1反轉(zhuǎn)，回程至限位開關(guān) 4閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī) 1停止。圖1:前后運(yùn)動(dòng)部分側(cè)視圖0甲11、電動(dòng)機(jī)；2、減速箱;3、鏈條；4、蝸桿;5、6、限位開關(guān);7、底盤。2.3左右轉(zhuǎn)動(dòng)部分如圖2所示，電動(dòng)機(jī)1的正反轉(zhuǎn)分別對(duì)應(yīng)左右轉(zhuǎn)動(dòng)。左右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)1轉(zhuǎn)動(dòng)，通過減速箱 2減速，再通過蝸輪 3的傳動(dòng)將動(dòng)力傳到齒輪 4，通過齒輪帶動(dòng)機(jī)械手，可根據(jù)不同的角度需要，把機(jī)械手

4、轉(zhuǎn)到不同的位置。.足r V 圖2:左右轉(zhuǎn)動(dòng)部分A1、電動(dòng)機(jī)；2、減速箱；3、蝸輪；4、齒輪圖3:上下運(yùn)動(dòng)部分正視圖護(hù)(11圖4:機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)部分正視圖、1、電動(dòng)機(jī)；2、減速箱；3、蝸桿；4、導(dǎo)桿；5、6、限位開關(guān)1、電動(dòng)機(jī)；2、減速箱；3、蝸輪；4、齒輪2.4上下運(yùn)動(dòng)部分如圖3所示，向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)1正轉(zhuǎn)，通過減速箱 2減速，把動(dòng)力傳動(dòng)蝸桿3上，此時(shí)限位開關(guān) 5,常開開關(guān)打開，蝸桿 3轉(zhuǎn)動(dòng)使手爪沿著導(dǎo)桿4向上運(yùn)動(dòng)，手爪到達(dá)最上端，限位開關(guān)6閉合，電動(dòng)機(jī)1停止。向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī) 1反轉(zhuǎn)，手爪向下運(yùn)動(dòng)到最下端，限位開關(guān)閉合，電動(dòng)機(jī)1停止。2.5機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)部分如圖4所示，手爪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)1

5、正轉(zhuǎn)，經(jīng)過減速箱2減速,通過蝸輪3把動(dòng)力傳到齒輪 4上，齒輪帶動(dòng)手爪轉(zhuǎn)動(dòng)。手爪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電動(dòng)機(jī)1反轉(zhuǎn)。2.6 機(jī)械手張開閉合部分如圖5所示，手爪張開時(shí)，電動(dòng)機(jī)1正轉(zhuǎn)，經(jīng)過減速箱 2減速，把動(dòng)力傳到連桿3上，連桿帶動(dòng)蝸桿 4轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)限位開關(guān)5常開開關(guān)打開,蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)使手爪打開，手爪打開使觸板觸碰限位開關(guān)5,限位開關(guān)閉合，電動(dòng)機(jī)1停止。手爪閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)1反轉(zhuǎn)，手爪抓住工件時(shí)，電動(dòng)機(jī)1停止。2+圖5:機(jī)械手張閉部分俯視圖1、電動(dòng)機(jī)；2、減速箱；3、連桿；4、蝸桿；5、限位開關(guān)三. 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的工作原理遠(yuǎn)程控制是在網(wǎng)絡(luò)上由一臺(tái)電腦（主控端Remote/客戶端）遠(yuǎn)距離去控制另臺(tái)電腦（被控端Hos

6、t/服務(wù)器端）的技術(shù)。遠(yuǎn)程控制必須通過網(wǎng)絡(luò)才能進(jìn)行。位于本地的計(jì)算機(jī)是操縱指令的發(fā)出端,稱為主控端或客戶端，非本地的被控計(jì)算機(jī)叫做被控端或服務(wù)器端。“遠(yuǎn)程”不 等同于遠(yuǎn)距離，主控端和被控端可以是位于同一局域網(wǎng)的同一房間中， 也可以是 連入In ternet的處在任何位置的兩臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)。遠(yuǎn)程控制軟件一般分兩個(gè)部分：一部分是客戶端程序，另一部分是服務(wù)器端程序，在使用前需要將客戶端程序安裝到主控端電腦上，將服務(wù)器端程序安裝到 被控端電腦上。它的控制的過程是先在主控端電腦上執(zhí)行客戶端程序， 像一個(gè)普 通的客戶一樣向被控端電腦中的服務(wù)器端程序發(fā)出信號(hào)， 建立一個(gè)特殊的遠(yuǎn)程服 務(wù)，然后通過這個(gè)遠(yuǎn)程服務(wù)

7、，使用遠(yuǎn)程控制功能發(fā)送遠(yuǎn)程控制命令， 控制被控端 電腦中的各種應(yīng)用程序運(yùn)行。基于VB的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)通過 VB的win sock控件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換來實(shí)現(xiàn)。win sock是Mcrosoft win dows 提供的網(wǎng)絡(luò)編程接口。它有 兩種數(shù)據(jù)交換協(xié)議：TCP協(xié)議和UDP協(xié)議，本次課程設(shè)計(jì)運(yùn)用TCP協(xié)議。四. 慧魚接口板處理器操作模式的選擇以及計(jì)算機(jī)與接口板的通訊4.1慧魚接口板概述為了用計(jì)算機(jī)控制慧魚教學(xué)模型，首先應(yīng)當(dāng)有合適的控制軟件以及連 接計(jì)算機(jī)與模型的接口。接口完成軟件命令的轉(zhuǎn)換，列入可以啟動(dòng)電機(jī)、 處理來自傳感器的信號(hào)等。接口板上有連向電機(jī)、燈、或電磁鐵的四個(gè)數(shù)字量的輸入口，還有八 個(gè)數(shù)量

8、和兩個(gè)模擬量的輸入口用來連接開關(guān)，光敏、磁敏、熱敏電阻等傳 感器?；埕~智能接口板上自帶微處理器，通過串行口與計(jì)算機(jī)相連。在計(jì)算 機(jī)上編好的程序可以下載到接口板的微處理器上，該微處理器可以獨(dú)立地 執(zhí)行程序（在所謂主動(dòng)模式下），這樣就不必用電纜連接計(jì)算機(jī)和行走機(jī)器 人。當(dāng)控制像機(jī)械手、繪圖機(jī)這樣的移動(dòng)設(shè)備時(shí)，模型與計(jì)算機(jī)保持連接, 計(jì)算機(jī)即是變量的輸入/輸出設(shè)備，也是它們的顯示設(shè)備（稱為所謂被動(dòng)模 式）。4.2微處理器的兩種處理模式被動(dòng)模式（本次課程設(shè)計(jì)所使用的模式）在被動(dòng)模式下，程序的處理由計(jì)算機(jī)完成，因此接口與計(jì)算機(jī)的連接電 纜不能斷開。在每個(gè)程序周期中，接口采集來自數(shù)字量和模擬輸入端的數(shù) 值

9、然后傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再把數(shù)字量的輸入值傳送給接口板，接口板上的微處理器按要求操作相連的電機(jī)、燈和電磁鐵。接口板工作于被動(dòng)模式時(shí)，計(jì)算機(jī)屏幕只能作為輸入/輸出設(shè)備，或程序狀態(tài)的顯示設(shè)備。主動(dòng)模式在主動(dòng)模式下，程序由接口板自身的微處理器進(jìn)行處理,而接口板與計(jì)算機(jī)的連線要斷開。如果軟件支持主動(dòng)模式（如LLWIN V2.1 或以上），程序可以下載到接口板的RAM里。程序下載后，接口板就終止與計(jì)算機(jī)的連接，此時(shí)可以拔掉接口線。 程序駐留在接口板的 RAM歷直到電源被切斷 （在不設(shè)定程序掉電保護(hù)功能時(shí).）對(duì)于旨在捕接口板上的微處理器的計(jì)算能力遠(yuǎn)小于計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力。獲快速計(jì)數(shù)脈沖的大程序，微處理器便無

10、法累計(jì)到全部脈沖，這樣的程序 只能在被動(dòng)模式下進(jìn)行處理。為了從主動(dòng)模式切換到被動(dòng)模式，要切斷接口板的供電電源。這就重新啟動(dòng)了安裝在接口板EP ROM中的操作軟件，于是切換成為被動(dòng)模式。如果在計(jì)算機(jī)上修改了主動(dòng)模式下的處理程序，而且想把它傳回給接口板的微 處理器，也必須切斷電源。4.3計(jì)算機(jī)與接口板通訊串行口接口用廠家提供的 9針D型插頭經(jīng)由 RS232接口電纜和計(jì)算機(jī)的串行口（COM或COM連接?？刂贫丝趨?shù)波特率9600位數(shù)8校驗(yàn)無停止位1第一個(gè)字節(jié)是接口計(jì)算機(jī)通過串行口與控制接口板通信的格式是兩個(gè)字節(jié)。命令，它告訴接口發(fā)送什么作為應(yīng)答，第二個(gè)字節(jié)規(guī)定哪個(gè)電機(jī)以什么方向運(yùn)動(dòng)。接口命令字節(jié)二進(jìn)

11、制十六進(jìn)制十進(jìn)制規(guī)定（回送內(nèi)容）11000001C1193只輸入E1 E810000101C5197輸入E1E8和模擬量EX11001001C9201輸入E1E8和模擬量EY電機(jī)狀態(tài)字節(jié)+6位規(guī)定1電機(jī)1左轉(zhuǎn)2電機(jī)1右轉(zhuǎn)3電機(jī)2左轉(zhuǎn)4電機(jī)2右轉(zhuǎn)5電機(jī)3左轉(zhuǎn)6電機(jī)3右轉(zhuǎn)7電機(jī)4左轉(zhuǎn)8電機(jī)4右轉(zhuǎn)可以同時(shí)操作4個(gè)電機(jī)。但是如果對(duì)一個(gè)電機(jī)同時(shí)設(shè)置左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)， 電機(jī)將拒絕運(yùn)行。從接口板應(yīng)答命令應(yīng)答規(guī)定（回送內(nèi)容及格式）1931字節(jié)每1位代表1位輸入1973字節(jié)1字節(jié)見上，2、3字節(jié)為模擬量EX2013字節(jié)1字節(jié)見上，2、3字節(jié)為模擬量EY注意：從接口板發(fā)出的電機(jī)控制數(shù)據(jù)必須在 300ms內(nèi)進(jìn)行刷新，否則

12、電機(jī)將停轉(zhuǎn)。五. 服務(wù)端程序中主要功能模塊的設(shè)計(jì)過程圖6中上方文本框用于記錄手爪閉合時(shí)行程開關(guān)狀態(tài)（十進(jìn)制），Timer主要用于刷新電機(jī)數(shù)據(jù)以及電機(jī)的延時(shí)。啟動(dòng)VB并新建一個(gè)工程，往窗體（Form）中加入1個(gè)Win sock控件、1個(gè)通信控件（MSComm以訪問串口； 12個(gè)定時(shí)器控 件（Timer）以延時(shí)查詢串口； 8個(gè)復(fù)選框控件及2個(gè)按鈕組控制四路電機(jī)及其狀態(tài)。上下運(yùn)動(dòng)左右特幼手爪張異閉営向上向左向09向下向啟洞合V向右MSComm控件Timm控件圖6:本地控制界面主要代碼以及事件方法介紹如下:P rivate Sub Form_Load()Timerl.E nabled = FalseT

13、imer2.E nabled = FalseTimer3.E nabled = FalseTimer4.E nabled = FalseTimer5.E nabled = FalseTimer6.E nabled = FalseTimer7.E nabled = FalseTimer8.E nabled = FalseTimer9.E nabled = FalseTimer10.E nabled = FalseTimer11.E nabled = FalseTimer12.E nabled = FalseWin sock1.Listen進(jìn)入偵聽狀態(tài)，等待客戶端的連接請(qǐng)求清除接收緩沖區(qū)MSCom

14、m1.l nBufferCou nt = 0MSComm1.Com mPort = 1選擇通訊端口 1MSComm1.RThreshold= 1接收緩沖區(qū)收到每一個(gè)字符都會(huì)使 MSComm控件產(chǎn)生 On Com m事件MSComml.l np utLer= 0MSComm控件讀取接收緩沖區(qū)中全部的內(nèi)容設(shè)置通信參數(shù)9600,N,8,1MSComml.Setti ngs = 9600, n, 8,1打開通訊端口MSComm1. PortO pen = TruePrivate Sub MSComm1_ On Comm()On Com事件：通過接口板的各個(gè)輸入控制電機(jī)Dim in byte() As

15、ByteSelect Case MSComm1.CommEve ntCase comEvReceive監(jiān)測通信過程中發(fā)生的錯(cuò)誤或事件in byte = MSComm1.l nputEnd SelectDim a As In tegerDim b As In tegerDim c As In tegerDim d As In tegerDim e As In teger a = in byte(0) And 1 b = in byte(0) And 2 c = in byte(0) And 8 d = in byte(0) And 16e = in byte(0) And 4If a = 1 T

16、he n Timer1.E nabled = False壓下限位開關(guān)E1,向前運(yùn)動(dòng)停止If b = 2 The n Timer2.E nabled = False壓下限位開關(guān)E2,向后運(yùn)動(dòng)停止If c = 8 The n Timer5.E nabled = False壓下限位開關(guān)E4,上運(yùn)動(dòng)停止If d = 16 The n Timer6.E nabled = False壓下限位開關(guān)E5,向下運(yùn)動(dòng)停止If e = 4 The n Timer7.E nabled = False壓下限位開關(guān)E3,End SubP rivate Sub Timer1_Timer()Dim outbyte(l) As

17、 Byteoutbyte(O) = &HC1outbyte(1) = &H1MSComm1.OutBufferCou nt = 0MSComm1.0ut put = outbyteEnd SubPrivate Sub Timer2_Timer()Dim outbyte(1) As Byteoutbyte(0) = &HC1outbyte(1) = &H2MSComm1.OutBufferCou nt = 0MSComm1.Out put = outbyteEnd SubPrivate Sub Timer3_Timer()Dim outbyte(1) As Byteoutbyte(0) = &H

18、C1outbyte(1) = &H4MSComm1.OutBufferCou nt = 0MSComm1.Out put = outbyteEnd SubPrivate Sub Timer4_Timer()Dim outbyte(1) As Byteoutbyte(0) = &HC1outbyte(1) = &H8MSComm1.OutBufferCou nt = 0MSComm1.Out put = outbyte機(jī)械手張開停止電機(jī)1正轉(zhuǎn)，向前運(yùn)動(dòng)電機(jī)1反轉(zhuǎn)，向后運(yùn)動(dòng)電機(jī)2正轉(zhuǎn)，向左轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)2反轉(zhuǎn)，向右轉(zhuǎn)動(dòng)End SubPrivate Sub Timer5_Timer()Dim outbyt

19、e(l) As Byteoutbyte(O) = &HC1outbyte(1) = & H10電機(jī)3正轉(zhuǎn)，向上運(yùn)動(dòng)MSComm1.OutBufferCou nt = 0MSComm1.0ut put = outbyteEnd SubPrivate Sub Timer6_Timer()Dim outbyte(1) As Byteoutbyte(0) = &HC1outbyte(1) = & H20電機(jī)3反轉(zhuǎn)，向下運(yùn)動(dòng)MSComm1.OutBufferCou nt = 0MSComm1.Out put = outbyteEnd SubPrivate Sub Timer7_Timer()Dim ou

20、tbyte(1) As Byteoutbyte(0) = &HC1outbyte(1) = &H40電機(jī)4正轉(zhuǎn)，機(jī)械手張開MSComm1.OutBufferCou nt = 0MSComm1.Out put = outbyteEnd SubPrivate Sub Timer8_Timer()Dim outbyte(1) As Byteoutbyte(0) = &HC1outbyte(1) = &H80電機(jī)4反轉(zhuǎn)，機(jī)械手閉合MSComm1.OutBufferCou nt = 0MSComm1.Out put = outbyteText1.Text = Str(Val(Text1.Text) + 1)If TextI.Text = 45 Then當(dāng)Textl的讀數(shù)到45時(shí)，機(jī)械手閉合停止Text1.Text =Timer8.E nabled = FalseEnd IfEnd SubVB的基本知六.結(jié)