《基于51單片機的機械臂控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試》11000字

基于51單片機的機械臂控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試摘要機械臂是一種機械驅(qū)動器，可以手動替換特定空間中的往復運動。本文研究機械臂的結(jié)構(gòu)并分析機械臂的運動特性。結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用的實際需求，開發(fā)了一種滿足柔性生產(chǎn)需求的控制系統(tǒng)，最后對機械臂穩(wěn)定性控制算法進行了理論驗證。本文利用有關(guān)單片機，Arduino和機械臂的相關(guān)知識來開發(fā)基于單片機的機械臂，并詳細介紹了其控制系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)計。機械臂可以模仿人的上肢以執(zhí)行簡單的動作，這就是為什么它對于實驗訓練演示平臺，生產(chǎn)或生活非常重要。關(guān)鍵詞:機械臂硬件軟件目錄TOC\o"1-3"\h\u17835摘要 結(jié)論本文以四自由度混聯(lián)機械臂為研究對象，具體完成工作如下：（1）根據(jù)機械臂的特殊機械機構(gòu)，分析其機械特性，建立機械臂的運動學模型，通過齊次變換得到機械臂各驅(qū)動軸的空間坐標位置，即運動學正解和逆解，并通過引入坐標值來衡量理論的正確性。通過一階和二階推導，得到了速度和加速度的正、逆運動學解。針對機械臂的奇異性，采用雅可比矩陣進行分析，結(jié)合機械臂的力學約束，用數(shù)值方法計算機械臂理論工作空間的具體參數(shù)和關(guān)系。（2）根據(jù)并聯(lián)四桿結(jié)構(gòu)機械臂的特點，分別采用坐標系空間齊次變換法和空間幾何法分析了機械臂的正、逆運動學位置，建立了運動學模型。在此基礎(chǔ)上，通過軟件編程控制驗證了機械臂模型的正確性。得到了加速度位置的正解和負解。通過軟件模擬了機械臂的運行空間，并用雅可比矩陣法分析了機械臂的運動奇異性。參考文獻[1]裴紅蕾.機械臂關(guān)節(jié)空間軌跡的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模跟蹤控制[J].制造技術(shù)與機床,2020(05):43-48.[2]李萍,祁鯤,李萱.單片機課程實踐教學模式改革探討[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2020(07):63-65+68.[3]李懿,秦鵬,楊會豐.懸掛式協(xié)作機器人設(shè)計與分析[J].重慶理工大學學報(自然科學),2020,34(04):130-135.[4]巢惠世,梁宏斌,蔡土淇.基于Linux的機械臂實時控制系統(tǒng)研究[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全,2020,39(04):81-85.[5]蔡東偉,田金柱,秦方瑋,陳賦秋.新型智能鋪路機路徑規(guī)劃及控制系統(tǒng)設(shè)計[J].中國設(shè)備工程,2020(07):31-33.[6]荊泓瑋,朱延河,趙思愷,張清華,趙杰.外肢體機器人研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].機械工程學報,2020,56(07):1-9.[7]方五益,郭晛,黎亮,章定國.柔性鉸柔性桿機器人動力學建模、仿真和控制[J].力學學報:1-9[2020-05-19].[8]張玉玲,谷勇霞,趙杰亮,閻紹澤.機械臂臂桿剛度主動控制下的末端振動特性研究[J].力學學報:1-14[2020-05-19].[9]王泰華,田輩輩,高煜欣.基于改進自適應(yīng)算法的機械臂位置/力控制研究[J].制造業(yè)自動化,2020,42(03):85-89.[10]沈運,謝榮理,趙艷娜,付莊,王堯,張俊,費健,張鐵鋒.遠程控制超聲掃描的遠端操縱系統(tǒng)[J].機械與電子,2020,38(03):48-52.[11]杜宇軒,魏榕山.一種新型3D霍爾搖桿及機械臂系統(tǒng)設(shè)計[J].傳感器與微系統(tǒng),2020,39(03):102-105+108.[12]韓興國,陳海軍,崔立秀,宋小輝,殷國富.三自由度機械臂增材制造裝置及控制系統(tǒng)設(shè)計[J].重慶理工大學學報(自然科學),2020,34(03):97-103.[13]王磊,陳辰生,張文文.兩自由度機械臂動力學模型的建模與控制[J].信息通信,2020(03):40-42.[14]戴士杰,成俊,張慧博,王小軍.基于增量耦合預測控制的風電葉片打磨機械臂末端顫振抑制研究[J].振動與沖擊,2020,39(05):235-243.[15]畢偉,談橫.串聯(lián)型機械臂的自適應(yīng)魯棒容錯控制研究[J].機床與液壓,2020,48(05):63-67+72.[16]殷鳳來,韓楊碩,雷歌.智能垃圾車自我控制裝置設(shè)計[J].內(nèi)燃機與配件,2020(05):231-233.[17]孔令升,崔西寧,郭俊廣,宋展,孫紅雨.基于時域編碼結(jié)構(gòu)光的高精度三維視覺引導抓取系統(tǒng)研究[J].集成技術(shù),2020,9(02):38-49.[18]陳浩文,張文輝,鐘秋波,周書華,葉曉平.工業(yè)機器人基于工作空間的力/位PID控制系統(tǒng)研究[J].麗水學院學報,2020,42(02):8-14.[19]李小崗,王紅都,黎明.自主水下航行器機械臂系統(tǒng)非線性PD控制器設(shè)計[J].水下無人系統(tǒng)學報,2020,28(01):24-32.[20]李洪超.淺談助力機械臂在火工品裝配中的應(yīng)用[J].科技與創(chuàng)新,2020(05):158-159.[21]王飛,李瑤.基于腦電波控制的智能機械臂設(shè)計[J].信息與電腦(理論版),2020,32(04):132-134.[22]潘威,高杰,高宇,薛嵐.自適應(yīng)機器人系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2020(06):37+40.[23]陳芳.三自由度關(guān)節(jié)式機械臂軌跡控制研究[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用,2020,39(02):72-76.[24]張瀚文,盧歡,劉潤湘,孔磊,郝奕涵