[发明专利]一种基于51单片机的多自由度教学机器人

说明书

技术领域

本发明是一种可应用于教学演示的多自由度工业机器人，具体的说就是通过51单片机的控制，以PWM控制器为核心的闭环直流电机控制系统完成对整个工业机器人的控制实现教学演示功能。

背景技术

采用机器人会给我们带来很大的方便，机器人和其他自动化装置最主要的区别在于机器人的功能和任务很容易修改或改变，仅需要改变软件就可以了，同时机器人比一般自动化装备更复杂，需要更多的软件和硬件知识，故一旦大量采用机器人就需要专门的培训使用机器人的具有较高水平和技术人员，这无疑对教育和培训提出新的要求，大多数机器人专家都反复的强调需要制定培训计划以为新的工作岗位准备合格的劳动力。

在机器人的研究、制造和应用上有七种职业，即研究、开发、设计、制造、应用、市场、服务、维修和教育，而潜在的部门是机器人制造部门，教育机构和机器人相关部门。现在国外机器人制造厂家不仅自己开设机器人课程也向学校提供资助 ，为学校提供机器人教学系统，据资料显示，美国有很多大学开设了机器人课程。

早我国，许多大学也开设了机器人方面的课程（如上海交大，华中科技大学等），也有很多研究开发机器人的研究机构，但资金问题是困饶机器人发展的障碍，在教学中也面临相同的问题。但教学课程上，只是纸上谈兵，没有一点直观的印象，关键是设备问题，研制一个价格低廉、性能优越、结构简单、能给学生以深刻印象的实验用的教学演示系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种可用于教学演示的多自由度工业机器人。

本发明的目的是这样实现的:

步进电机驱动电路、光电码盘、单片机控制模块等。

它的工作原理是这样的：

该机器人用进电机闭环控制，以光电码盘为反馈元件，以PWM型功放电路为驱动器的直流电机闭环控制；以89C51单片机为核心，实现演示系统的键盘管理和LCD显示，并以单CPU分时控制形式，实现机器人运动的点位控制方式。

它的动作过程是这样的：

本系统采用89C51单片机控制，臂部伸缩、回转、腕部升降、手爪开合采用步进电机开环控制；腕部回转和手爪回转采用直流电机闭环控制。其中步进电机采用单电压恒流源驱动，，由单片机直接发出控制脉冲信号。腕部的闭环控制采用直流力矩电机加装光电码盘实现，显示部分采用LCD液晶显示模块。

本发明的有益效果是：

成本低，必要时可以降低精度要求，因为是实验演示装置。

机械结构简单，便于学生掌握机器人结构上的特点。

整体尺寸不宜过大，以摆放实验台为准。

与结构相匹配，为降低成本，采用开环、闭环控制相结合

附图说明

图1是机器人的控制框图。

具体实施方式

结合图1，使用步进电机和伺服电机驱动，采用89C51单片机控制，臂部伸缩、回转、腕部升降、手爪开合采用步进电机开环控制；腕部回转和手爪回转采用直流电机闭环控制。其中步进电机采用单电压恒流源驱动，由单片机直接发出控制脉冲信号。腕部的闭环控制采用直流力矩电机加装光电码盘实现，显示部分采用LCD液晶显示模块。手部夹持器的结构设计。在本系统中，抓重为5N,手指开合5.10。我们决定选择滑槽杠杆支点回转手部。这种结构可通过各杆之间的角度或杆长，该变握力的大小及指间的开闭角。其优点是结构简单，动作灵活，夹持范围大，这种手部的结构比较简单，工作原理清晰易懂，也是机器人较常用的结构。