慧魚四自由度機械手說明書

1、 課程設計說明書設計名稱： 綜合課程設計 題 目： 機械模型的遠程控制 四自由度機械手 學生姓名： 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 班 級： 學 號： 指導教師： 日 期： 2013年 12月 25 日 目 錄一課程設計的主要內容和任務分析1二機構模型的的原理圖及工作原理12.1 總體工作流程22.2 前后運動部分22.3 左右轉動部分32.4 上下運動部分52.5 機械手轉動部分52.6 機械手張開閉合部分5三遠程控制系統(tǒng)的工作原理5四慧魚接口板的處理器操作模式的選擇以及計算機與接口板的通訊64.1 慧魚接口板概述64.2 微處理器的兩種處理模式64.3 計算機與接口板通訊7五客戶端程序中主

2、要功能模塊的設計過程8六結論及心得體會 13七參考文獻 13一主要內容和任務分析利用德國慧魚公司的“智能創(chuàng)意教具”模型設計、裝配出較有創(chuàng)意的機構或機械設備模型，模型完成之后應用VB開始編程以及對程序的調試最終能完成對模型的遠程控制。認真復習機械原理、機械設計、自動生產線、VB的基本知識以及學習新的知識（主要為mscomm、winsock、timer三種控件的使用）等。在實驗室熟悉慧魚模型的元件及其撘建方法，參考現(xiàn)有的模型基礎，然后設計出有創(chuàng)意的機械模型。二、機構模型的的原理圖及工作原理 2.1 總體工作流程 作品擬實現(xiàn)的主要功能有以下五個運動：前后運動；左右轉動；上下運動；手爪順逆時針轉動；手

3、爪的張開閉合。全景圖如下： 2.2 前后運動部分 如圖1所示，其工作過程為：向前運動時，電動機1正轉，通過減速箱2減速，再通過齒輪鏈條3的傳動將動力傳到蝸桿4。此時限位開關5常開開關打開，蝸桿4旋轉將底盤7向前運動，底盤到達最前端，此時，限位開關6常開關開閉合，向前運動完成，電動機1停止。向后遠動時，電動機1反轉，回程至限位開關4閉合時，電動機1停止。圖1：前后運動部分側視圖1、電動機； 2、減速箱； 3、鏈條； 4、蝸桿； 5、6、 限位開關； 7、底盤。2.3 左右轉動部分如圖2所示，電動機1的正反轉分別對應左右轉動。左右轉動時，電動機1轉動，通過減速箱2減速，再通過蝸輪3的傳動將動力傳到

4、齒輪4，通過齒輪帶動機械手，可根據不同的角度需要，把機械手轉到不同的位置。圖2：左右轉動部分1、電動機； 2、減速箱； 3、蝸輪； 4、齒輪圖3：上下運動部分正視圖1、電動機； 2、減速箱； 3、蝸桿； 4、導桿； 5、6、限位開關圖4：機械手轉動部分正視圖1、電動機； 2、減速箱； 3、蝸輪； 4、齒輪2.4 上下運動部分如圖3所示，向上運動時，電動機1正轉，通過減速箱2減速，把動力傳動蝸桿3上，此時限位開關5，常開開關打開，蝸桿3轉動使手爪沿著導桿4向上運動，手爪到達最上端，限位開關6閉合，電動機1停止。向下運動時，電動機1反轉，手爪向下運動到最下端，限位開關5閉合，電動機1停止。 2.5

5、 機械手轉動部分如圖4所示，手爪順時針轉動時，電動機1正轉，經過減速箱2減速，通過蝸輪3把動力傳到齒輪4上，齒輪帶動手爪轉動。手爪逆時針轉動時，電動機1反轉。2.6 機械手張開閉合部分如圖5所示，手爪張開時，電動機1正轉，經過減速箱2減速，把動力傳到連桿3上，連桿帶動蝸桿4轉動，此時限位開關5常開開關打開，蝸桿轉動使手爪打開，手爪打開使觸板觸碰限位開關5，限位開關閉合，電動機1停止。手爪閉合時，電動機1反轉，手爪抓住工件時，電動機1停止。 圖5：機械手張閉部分俯視圖1、電動機； 2、減速箱； 3、連桿； 4、蝸桿；5、限位開關3 遠程控制系統(tǒng)的工作原理遠程控制是在網絡上由一臺電腦（主控端 Re

6、mote/客戶端）遠距離去控制另一臺電腦（被控端 Host/服務器端）的技術。遠程控制必須通過網絡才能進行。位于本地的計算機是操縱指令的發(fā)出端，稱為主控端或客戶端，非本地的被控計算機叫做被控端或服務器端?！斑h程”不等同于遠距離，主控端和被控端可以是位于同一局域網的同一房間中，也可以是連入Internet的處在任何位置的兩臺或多臺計算機。遠程控制軟件一般分兩個部分：一部分是客戶端程序，另一部分是服務器端程序，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，像一個普通的客戶一樣向被控端電腦中的服務器端程序發(fā)出信號，建立一

7、個特殊的遠程服務，然后通過這個遠程服務，使用遠程控制功能發(fā)送遠程控制命令，控制被控端電腦中的各種應用程序運行?；赩B的遠程控制系統(tǒng)通過VB的winsock控件進行數(shù)據交換來實現(xiàn)。winsock是Mcrosoft windows提供的網絡編程接口。它有兩種數(shù)據交換協(xié)議：TCP協(xié)議和UDP協(xié)議，本次課程設計運用TCP協(xié)議。四慧魚接口板處理器操作模式的選擇以及計算機與接口板的通訊4.1 慧魚接口板概述為了用計算機控制慧魚教學模型，首先應當有合適的控制軟件以及連接計算機與模型的接口。接口完成軟件命令的轉換，列入可以啟動電機、處理來自傳感器的信號等。接口板上有連向電機、燈、或電磁鐵的四個數(shù)字量的輸入口

8、，還有八個數(shù)量和兩個模擬量的輸入口用來連接開關，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，通過串行口與計算機相連。在計算機上編好的程序可以下載到接口板的微處理器上，該微處理器可以獨立地執(zhí)行程序（在所謂主動模式下），這樣就不必用電纜連接計算機和行走機器人。當控制像機械手、繪圖機這樣的移動設備時，模型與計算機保持連接，計算機即是變量的輸入/輸出設備，也是它們的顯示設備（稱為所謂被動模式）。4.2 微處理器的兩種處理模式被動模式（本次課程設計所使用的模式）在被動模式下，程序的處理由計算機完成，因此接口與計算機的連接電纜不能斷開。在每個程序周期中，接口采集來自數(shù)字量和模擬輸入端的數(shù)值

9、然后傳送給計算機，計算機再把數(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、燈和電磁鐵。接口板工作于被動模式時，計算機屏幕只能作為輸入/輸出設備，或程序狀態(tài)的顯示設備。主動模式在主動模式下，程序由接口板自身的微處理器進行處理，而接口板與計算機的連線要斷開。如果軟件支持主動模式（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，接口板就終止與計算機的連接，此時可以拔掉接口線。程序駐留在接口板的RAM歷直到電源被切斷（在不設定程序掉電保護功能時.）接口板上的微處理器的計算能力遠小于計算機的計算能力。對于旨在捕獲快速計數(shù)脈沖的大程序，微處理器便無法累計到

10、全部脈沖，這樣的程序只能在被動模式下進行處理。為了從主動模式切換到被動模式，要切斷接口板的供電電源。這就重新啟動了安裝在接口板EPROM中的操作軟件，于是切換成為被動模式。如果在計算機上修改了主動模式下的處理程序，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 計算機與接口板通訊串行口接口用廠家提供的9針D型插頭經由RS232接口電纜和計算機的串行口（COM1或COM）連接。 控制端口參數(shù) 波特率 9600 位數(shù) 8 校驗 無 停止位 1通 訊計算機通過串行口與控制接口板通信的格式是兩個字節(jié)。第一個字節(jié)是接口命令，它告訴接口發(fā)送什么作為應答，第二個字節(jié)規(guī)定哪個電機以什么方向運動。接口

11、命令字節(jié)二進制 十六進制 十進制規(guī)定（回送內容）11000001 C1193只輸入 E1E8 10000101 C5197輸入E1E8和模擬量EX 11001001C9201輸入E1E8和模擬量EY電機狀態(tài)字節(jié)+6位規(guī)定1電機1左轉2電機1右轉3電機2左轉4電機2右轉5電機3左轉6電機3右轉7電機4左轉8電機4右轉 可以同時操作4個電機。但是如果對一個電機同時設置左轉和右轉，電機將拒絕運行。從接口板應答命令應答規(guī)定（回送內容及格式）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)出的電機控制數(shù)據必須在30

12、0ms內進行刷新，否則電機將停轉。五服務端程序中主要功能模塊的設計過程圖6中上方文本框用于記錄手爪閉合時行程開關狀態(tài)（十進制），Timer主要用于刷新電機數(shù)據以及電機的延時。啟動VB并新建一個工程，往窗體(Form)中加入1個Winsock控件、1個通信控件(MSComml)以訪問串口；12個定時器控件(Timer)以延時查詢串口；8個復選框控件及2個按鈕組控制四路電機及其狀態(tài)。Winsock控件MSComm控件Timmer控件圖6：本地控制界面主要代碼以及事件方法介紹如下：Private Sub Form_Load()Timer1.Enabled = False Timer2.Enabled

13、 = FalseTimer3.Enabled = FalseTimer4.Enabled = FalseTimer5.Enabled = FalseTimer6.Enabled = FalseTimer7.Enabled = FalseTimer8.Enabled = FalseTimer9.Enabled = FalseTimer10.Enabled = FalseTimer11.Enabled = FalseTimer12.Enabled = FalseWinsock1.Listen 進入偵聽狀態(tài)，等待客戶端的連接請求 MSComm1.InBufferCount = 0 清除接收緩沖區(qū)MS

14、Comm1.CommPort = 1 選擇通訊端口1MSComm1.RThreshold = 1 接收緩沖區(qū)收到每一個字符都會使 MSComm 控件產生 OnComm 事件MSComm1.InputLen = 0 MSComm 控件讀取接收緩沖區(qū)中全部的內容MSComm1.Settings = "9600,n,8,1" 設置通信參數(shù)9600,N,8,1MSComm1.PortOpen = True 打開通訊端口Private Sub MSComm1_OnComm() OnComm事件：通過接口板的各個輸入控制電機Dim in

15、byte() As ByteSelect Case MSComm1.CommEventCase comEvReceive 監(jiān)測通信過程中發(fā)生的錯誤或事件inbyte = MSComm1.InputEnd SelectDim a As IntegerDim b As IntegerDim c As IntegerDim d As IntegerDim e As Integera = inbyte(0) And 1b = inbyte(0) And 2c = inbyte(0) And 8d = inbyte(0) And 16e = inbyte(0) And 4If a = 1 Then Ti

16、mer1.Enabled = False 壓下限位開關E1，向前運動停止If b = 2 Then Timer2.Enabled = False 壓下限位開關E2，向后運動停止If c = 8 Then Timer5.Enabled = False 壓下限位開關E4，上運動停止If d = 16 Then Timer6.Enabled = False 壓下限位開關E5，向下運動停止If e = 4 Then Timer7.Enabled = False 壓下限位開關E3，機械手張開停止End SubPrivate Sub Timer1_Timer()Dim outbyte(1) As Byte

17、outbyte(0) = &HC1 outbyte(1) = &H1 電機1正轉，向前運動MSComm1.OutBufferCount = 0MSComm1.Output = outbyteEnd SubPrivate Sub Timer2_Timer()Dim outbyte(1) As Byteoutbyte(0) = &HC1outbyte(1) = &H2 電機1反轉，向后運動MSComm1.OutBufferCount = 0MSComm1.Output = outbyteEnd SubPrivate Sub Timer3_Timer()Dim out

18、byte(1) As Byteoutbyte(0) = &HC1outbyte(1) = &H4 電機2正轉，向左轉動MSComm1.OutBufferCount = 0MSComm1.Output = outbyteEnd SubPrivate Sub Timer4_Timer()Dim outbyte(1) As Byteoutbyte(0) = &HC1outbyte(1) = &H8 電機2反轉，向右轉動MSComm1.OutBufferCount = 0MSComm1.Output = outbyteEnd SubPrivate Sub Timer5_

19、Timer()Dim outbyte(1) As Byteoutbyte(0) = &HC1outbyte(1) = &H10 電機3正轉，向上運動MSComm1.OutBufferCount = 0MSComm1.Output = outbyteEnd SubPrivate Sub Timer6_Timer()Dim outbyte(1) As Byteoutbyte(0) = &HC1outbyte(1) = &H20 電機3反轉，向下運動MSComm1.OutBufferCount = 0MSComm1.Output = outbyteEnd SubPri

20、vate Sub Timer7_Timer()Dim outbyte(1) As Byteoutbyte(0) = &HC1outbyte(1) = &H40 電機4正轉，機械手張開MSComm1.OutBufferCount = 0MSComm1.Output = outbyteEnd SubPrivate Sub Timer8_Timer()Dim outbyte(1) As Byteoutbyte(0) = &HC1outbyte(1) = &H80 電機4反轉，機械手閉合MSComm1.OutBufferCount = 0MSComm1.Output = outbyteText1.Text = Str(Val(Text1.Text) + 1)If Text1.Text = 45 Then 當 Text1的讀數(shù)到45時，機械手閉合停止Text1.Text = ""Timer8.Enabled = FalseEnd IfEnd Sub六結論及心得體會在這次課程設