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專題製作 六軸機械手臂控制

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2012/11/28 (三) 艾鍗學院嵌入式Linux軟韌體就業專班成果展--六軸機械手臂
http://sites.powercam.cc/board.php?courseID=143&f=doc&folderID=1685&cid=9404

瀏覽網路時、無意中發現一個RobotShop(Lynxmotion) 網站上面,有包括雙足機器人、輪族機器人、多足爬蟲機器人、還有機械手臂的demo 展示 。很有吸引力、有學者特別出專書來討論他的架構、用一般市面上的單晶片89C51來控制並完成簡易的手臂展示。我的專題就是要學習如何完成一個機械手臂的控制

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專題製作 六軸機械手臂控制

  1. 1. 101年嵌入式Linux系統開發就業班機械手臂控制VS微處理器 許原滄 11/28/2012 指導老師:Joseph
  2. 2. 簡報大綱前言壹、單晶片微電腦 (一).單晶片基本架構 (二).單晶片的優點 (三).MCS-51 單晶片微電腦規格 (四).使用FLASH ROM 單晶片的好處貳、R/C 伺服馬達的介紹 (一).PWM脈波控制 (二).PWM 脈波控制示意圖 (三).單一R/C馬達接續圖叁、機械手臂組裝及控制 (一).線路接線圖及組裝圖 (二).程式流程圖肆、總結 (心得)
  3. 3. 前言 專題的發想來源部分是來自於,近年來娛樂用途的機器人是一個很流行的商品、但價格動輒上萬元起跳不等。在日本、與美國每年都有舉辦一系列的活動或競賽,舉辦國通常會邀請同好來共同參與盛會,剛好趁此次上課中,老師所教授的單晶片的課程,加以實現簡易型機械手臂。
  4. 4. (一)、單晶片微電腦基本結構1.中央處理單元(Center Processing Unit,簡稱CPU)2.記憶體(Memory)3.輸入/輸出單元(input/output unit ,簡稱I/O)將上述三者製作於同一塊矽晶片上,形成一個能獨立運作的微型電腦系統
  5. 5. (二).單晶片的優點: 體積小 使用簡單 硬體接線容易 擴充性佳
  6. 6. (三). MCS-51 單晶片微電腦規格: 控制晶片: 8位元 內部程式記憶體:4KB 外部程式記憶體:最大可擴充至64KB 內部資料記憶體:128 bytes 外部資料記憶體:最大可擴充至64KB I/O 埠:可位元定址,4組(P0、P1、P2、P3) 計時/計數:2組(T0、T1) 中斷源:5組(INT0、INT1、T0、T1、RXD、TXD) 串列埠:1組全雙工 UART(非同步)
  7. 7. (四).使用FLASH ROM 單晶片的好處 程式記憶體:可重複多次使用(約1000次左右) 使用電氣信號:(5V或12V)來清除資料 清除時間短:約5~10秒 內部含有ISP功能:不需使用燒錄器,即可將程式 碼下載至晶片
  8. 8. 圖片說明:準備8051的pcb電子元件及材料 完工後的pcb
  9. 9. 貳. R/C 伺服馬達的介紹 (一).PWM 脈波控制:PWM(Pulse Width Modulation)稱為脈波寬度調變: 用於LED調光原理 直流馬達的控制 電源變換器之穩壓控制 直流轉換交流弦波的控制 控制直流馬達轉速
  10. 10. (二).PWM 脈波控制示意圖
  11. 11. (三).單一R/C馬達接續圖:
  12. 12. 選用 廣營公司的 S03T 的 標準R/C馬達
  13. 13. 圖片說明:R/C motor 減速機構 (搖臂)傳達動利用
  14. 14. 圖片說明:R/C motor 細部分解圖 局部放大圖
  15. 15. 叁、機械手臂組裝及控制(一).線路接線圖:
  16. 16. 叁、機械手臂組裝及控制組裝圖: 資料來源出處 王允上 編著,全華書局,機器人單晶片微電腦控制
  17. 17. 加工流程:結構部分: 採用3mm的壓克力板作為結構材質,利用其透明的特性,直接等比例繪出外形圖。搭配手工具如、壓克力專用鋸子裁切。3mm與9mm鑽頭、來完成所有的螺絲孔的加工,小型銼刀工具組來精修組合件。壓克力是很脆的所以會產生裂痕,必須要很小心。
  18. 18. 圖片說明: 夾持用虎鉗 修整砂輪機
  19. 19. 圖片說明: 壓克力畫後施工 鑽頭工具組
  20. 20. 圖片說明: 未使用C型鉗固定時、所發生的 鑽孔完成 損壞裂痕
  21. 21. 圖片說明:使用bearing作為底座 增加穩定度
  22. 22. 圖片說明:初步完成圖
  23. 23. (二).程式流程圖:
  24. 24. 總結: 心得: 本次實作,覺得還滿有挑戰性的。因為必須在有限的時間 下,所有東西都必須按時完成。遇到的問題,遠遠超乎自 己的想像,所幸有賴指導老師的建議,完成基本的運作。 但還有很大改善的空間,也感謝同學的經驗交流,自己覺 得受益非常多。 最後此專題的延伸,有些想法,可以試著加上一熱感應 器與影像CCD,搭配的崁入式OS的GUI介面來操作,使 手臂可以隨著感應器移動傳回影像,應該會是很有趣的主 題。
  25. 25. 參考文獻:1.王允上 編著,全華書局,機器人單晶片微電腦控制。2.楊明豐 編著,碁峰資訊,8051單晶片C語言設計實務第二版3.黃嘉輝 編著,台科大出版,8051單晶片原理與運用使用C語言4.機械手Lynxmotion,Inc.http://www.lynxmotion.com/
  26. 26. 報告結束敬 請 指 教

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