机器人课设_原创文档.pdfVIP

机器人课程设计

说明书

姓名：专业：班级：

指导教师：

一、设计目的

1、进一步熟悉对舵机的控制

2、巩固了对keil软件的应用，及其编译环境

3、有效的提高了自学能力和查阅资料的能力

4、培养了自学能力及动手能力，为今后从事技术工作打下了良好

的知识基础

二、建立模型

2.1运动学模型

建立机器人的运动学模型实际是建立机械手末端位置和姿态的模

型，这也是本次课程设计研究的重点。

2.2动力学模型

动力学模型主要是研究手臂末端受力与加速度的关系、超调量和调整

时间。所用的方法是拉格朗日定律和牛顿定律。

三、控制器的设计

3.1硬件设计

3.1.1舵机

本次设计所用的舵机如图1所示，有三根线，分别是电源线、信号线

和地线，其中电源接5伏特

1

电源线

舵机

信号线

地线

图1

3.1.2机械臂

本次课程设计采用了一个自由度和六个自由度两种机械臂，这两种机

械臂都可以按照程序设定值来运动，六自由度硬件图如图2

图2

2

3.2单片机

3.2.1单片机最小系统

单片机最小系统由AT89C52、X5045、HD7279组成，是仪表的核心部

分。利用X5045串行EEPROM存储8通道的测量值上下限，并且具有

看门狗功能。

3.2.2主机及存储芯片

主机采用89C52单片机作为主机芯片，连接X5045构成主机单元。

89C52提供8KROM和256BRAM，X5045提供16BEPROM用于储存报

警上下限的既需保存有可改动的数据。

本设计使用的X5045芯片是美国Xicor公司生产的到有可编程μ

P监控器的CMOS串行EPROM。作为单片机系统电路的一个辅助芯片，

它将复位、电压检测、看门狗定时器和快锁存保护的串行EPROM功

能集合一个芯片内；采用SPI总线串行外设接口方式，降低了系统成

本并减少了对电路板空间的要求，提高了系统的可靠性；适合于需要

现场修改数据的场合，广泛应用与仪器仪表和工业自动控制等领域。

X5045有4种基本功能：上电复位、看门狗定时器、低电平检测

和SPI串行EPROM

仪表设计中使用其中上电复位、看门狗和EPROM功能：

1)上电复位

当器件通电并超过Vcc门限电压时，X5045内部的复位电路

3

AT89C52与X5045引脚的连接和相关的地址分配如下：

CS：片选端，低电平有效，与P1.0相连；

SO：串行数据输出端，与P1.1相连；

SCK：串行时钟输出入，与P1.2相连；

SI：串行数据输入端，与P1.3相连；

RESET：复位输出端，高电平有效，与52的RESET端相连。

＿

对X5045的操作是通过4根口线CS、SCK、CI、SO进行同步串行

通信来完成的。X5045内有一个8位指令寄存器，对芯片的所有操作

都需要通过对该寄存器的写命令来完成，该寄存器可以通过SI来访

问。当CS为低且WP为高时，在SI＿线输入数据，在SCK的上升沿

时，数据再由时钟同步输入。在整个工作期间CS必须为低电平。

四、软件设计

4.1机器人运动学模型的软件设计

4.1.1刚体的位姿描述

刚体位姿的描述主要研究机械臂末端的位置和姿态。

4.1.2DH坐标法

受用DH坐标法进行建模，需要清楚连杆长度、连杆扭角、连杆偏置

和连杆关