轮式移动机械臂的建模与仿真研究

机械臂控制

江西理工大学应用科学学院微机控制课程设计报告 设计题目：机械手控制(继电器+发光二极管) 设计者： 学号： 班级：电气工程及其自动化 指导老师： 完成时间：2012/7/6

摘要 随着工业自动化的普及和发展，控制器的需求量逐年增大主要在汽车，电子，机械加工、食品、医药等领域的生产流水线或货物装卸调运, 可以更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率，满足现代经济发展的要求。机械手技术涉及到电子、机械学、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。随着工业自动化发展的需要，机械手在工业应用中越来越重要。文章主要叙述了机械手的设计过程，文章中介绍了四自由度机械手的设计理论与方法。本设计以51 单片机为核心，利用继电器控制电机正转，反转和停止。本机械手的执行机构主要由四台电机组成，分别控制机械臂的X轴伸缩、Z 轴升降、底盘、腕回转功能。动作模式有两种：自动模式，手动模式。单片机驱动继电器，继电器动作由发光二极管指示（二极管代表各电机）。 【关键词】：四自由度机械手， 51 单片机，直流电机，继电器，发光二极管.

目录 摘要 (2) 目录 (3) 1 绪论 (1) 1.1 机械手概述 (1) 1.2 设计要求及设计内容 (3) 1.2 此次设计研究的主要内容应解决的问题 (3) 2 设计方案 (5) 2.1用户板抄板步骤及过程 (5) 2.1.1原理图绘制说明 (5) 2.2 户板检测步骤及过程 (7) 2.4 各部分电路介绍 (7) 2.4.1 51单片机系统板电路介绍 (7) 2.4.2 机械手控制电路介绍 (9) 2.4.3 主要器件介绍 (12) 3 系统程序设计 (14) 3.1、程序流程图 (14) 3.2、程序设计 (15) 3.3、电路总图 (19) 总结 (20) 致谢 (22) 参考文献 (23)

【完整版】仿真软件在机械系统设计中的应用

机械系统中仿真软件的使用现状分析 1.计算机仿真概述 所谓计算机仿真就是建立系统模型的仿真模型进而在电子计算机上对该仿真模型进行模拟实验(仿真实验)研究的过程。计算机仿真方法即以计算机仿真为手段，通过仿真模型模拟实际系统的运动来认识其规律的一种研究方法。计算机仿真作为分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法, 随着系统科学研究的深入、计算机技术的发展,而成为一门新兴的学科。近年来, 随着信息处理技术的突飞猛进, 使仿真技术得到迅速发展。计算机仿真主要有以下三种仿真形式： （1）物理仿真：按照实际系统的物理性质构造系统的物理模型，并在物理模型上进行试验研究。直观形象，逼真度高，但代价高，周期长。在没有计算机以前，仿真都是利用实物或者它的模型来进行研究的。 （2）半物理仿真：即物理数学仿真，一部分以数学模型描述，并把它仿真计算模型，一部分以实物方式引入仿真回路。针对存在建立数学模型困难的子系统的情况，必须使用此类仿真，如航空航天、武器系统等研究领域。 （3）数字仿真（计算机仿真）：首先建立系统的数学模型，并将数学模型转化为仿真计算模型，通过仿真模型的运行达到对系统运行的目的。现代计算机仿真由仿真系统的软件/硬件环境，动画与图形显示、输入/输出等设备组成。作为新兴的技术方法，与传统的物理实验相比较，计算机仿真有着很多无可替代的优点： 1）模拟时间的可伸缩性由于计算机仿真受人的控制，整个过程可控性比较强，仿真的时间可以进行人为的设定，因此时间上有着很强的伸缩性，也可以节约实验的时间,提高实验的效率。 2）模拟运行的可控性由于计算机仿真以计算机为载体，整个实验过程由计算机指令控制进程，所以可以进行认为的设定和修改，这个实验模拟过程有较强的可控性。 3）模拟试验的优化性由于计算机仿真技术可以重复进行无限次模拟实验，因此可以得出不同的结果，各种结果相互比较，可以找到一个更理想更优的问题的解决方案，可以作为优化实验，选择相应的方案。

基于单片机的机械臂控制系统设计与制作汇总

基于单片机的机械臂控制系统设计与制作 电子信息科学与技术专业 学号：3080203201 姓名：丁路 班级：电科081 日期：2011.10.26

目录 课程设计题目及要求 第一章绪论 1.1 设计题目及要求 1.2 设计内容 第二章硬件设计 2.1 硬件结构图 2.2 各模块工作原理及设计 2.2.1 控制模块 2.2.2 显示模块 2.2.3 按键模块 2.2.4 舵机模块 2.3 软件程序设计 第三章硬件制作以及程序的下载调试 3.1 电路板的制作 3.2 元器件的焊接 3.3 程序的下载与调试 第四章总结 4.1 课程设计体会 4.2 奇瑞参观感受 课程设计题目及要求

题目：基于单片机的机械臂控制系统设计与制作 实习内容： 1，完成基于单片机的机械臂控制系统原理图和PCB的绘制，在基本要求的基础上自己可以作一定的扩展； 2，利用热转印纸、三氯化铁腐蚀液等完成PCB板的制作； 3，完成相应电路的焊接和调试； 4，完成相应软件程序的编写； 5，完成软、硬件的联调； 6，交付实习报告。 实习要求： 1，两人一组，自由搭配，但要遵循能力强弱搭配、男女搭配、考研和不考研的搭配； 2，充分发挥主观能动性，遇到问题尽量自己解决，在基本要求基础上可自由发挥； 3，第一次制作电路，电路不可追求复杂； 4，注意安全！熨斗、烙铁。 第一章绪论

单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性价比，受到人们的重视和关注，应用广泛，发展迅速。单片机集体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求低、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易等众多优点，以广泛用于工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，无论在民间、商业、及军事领域单片机都发挥着十分重要的作用二十一世纪，随着机械化、自动化水平的不断提高，不仅减轻了劳动强度、提高生产率，而且把人类活动从危险、恶劣环境中替换出来。而其中机器人技术，显示出极大的优越性；在宇宙探索、海洋开发以及军事应用上具有重要的实用价值。大力发展机器人技术，一方面能让社会从劳动苦力型转换到福利休闲型，另一方面能极大的提高民众的幸福感。在新时期的世界各国，随着应用日益广泛，机器人技术将不断发展并走向成熟。 本次课程设以单片机作为控制器实现对机械手臂的简单控制。在单片机最小系统的基础上扩展按键接口和舵机接口以及LED显示器，构成最简单的机械臂控制系统。 第二章硬件设计 2.1 硬件结构图 本系统的控制器采用的是STC 12C5A32S2单片机，具有A/D转换

伺服式机械手

为了提高工厂的生产效率，很多工厂都在逐步的采用效率更高的机械手。目前的机械手都是靠伺服电机来提供动力的，所以大部分的机械手都是可以称为伺服机械手。但是我们有些人可能对伺服机械手的了解还不是很全面，伺服机械手有哪几种类型、都有什么特点？下面大正百恒就来和大家介绍一下 HZ-C大型横走式系列机械手 1.伺服机台采用交流伺服电机驱动，运动速度快，定位准确，可实行横行轴多点置物； 2.机台采用变频马达驱动，动作速度平顺，定位精准； 3.采用进口组件，经久耐用； 4.倍速机构的应用，手臂速度更快；具有机台高度矮的优势，可在低矮厂房内安装； 5.机械手手臂采用高强度铝型材，配合精密线型滑轨；重量轻，钢性好 6.姿势组合设计，固定旋转90度，可配合固定模或移动模取出产品，方便便捷 7.双截手臂机构，更适用于特大注塑机，手臂型材结构，运行更加稳固； 8.双臂结构可同时取制品和水口，也可以任意一个手臂单独使用。

HZ横走式单臂双截系列机械手 1.机台采用无杆气动驱动，动作快，维护更容易； 2.机台伺服横行采用交流伺服电机驱动，运动速度快，定位准确，可实行横行轴多点置物； 3.机台横行采用变频马达驱动，动作速度平顺，定位精准； 4.采用进口组件，经久耐用； 5.手臂采用倍速结构，手臂上下速度更快；具有机台高度矮的优势，可在低矮厂房内安装； 6.手臂采用高强度铝型材，配合精密线型滑轨；重量轻，钢性好，磨擦低，寿命长； 7.姿势组合设计，固定旋转90度，可配合固定模或移动模取出产品 芜湖大正百恒智能装备有限公司是一家专业研发生产销售机械手的智能科技公司，其生产的各类机械手(双臂回斜式机械手、回斜式机械手、双截单臂回斜式机械手、立式注塑机专用机械手、单臂回斜式机械手、中型一轴伺服横走式机械手、中型两轴伺服横走式机械手、CNC悬挂式全伺服机械手、CNC开放式全伺服机械手、中型三轴牛头式伺服机械手、重型三轴牛头式机械手、重型三轴牛头式伺服机械手)，类型丰富，控制精度高，性能优异，价格实惠，是您减省工人、提高效率、降低成本、提高产品品质、提升工厂形象的好选择。

机械臂控制系统的设计

机械臂控制系统的设计 1 引言 近年来，随着制造业在我国的高速发展，工业机器人技术也得到了迅速的发展。根据负载的大小可以将机械臂分为大型、中型、小型三类。大型机械臂主要用于搬运、码垛、装配等负载较重的场合；中小型机械臂主要用于焊接、喷漆、检测等负载较小的场合。随着国外工业机器人技术的不断发展，尤其是一些中小型机器人，它们具有体积小、质量轻、精度高、控制可靠的特点，甚至研发出更为轻巧的控制箱，可以在工作区域随时移动，这样大大方便了工作人员的操作。在工业机器人的应用中最常见的是六自由度的机械臂。它是由6个独立的旋转关节串联形成的一种工业机器人，每个关节都有各自独立的控制系统。 2机械臂硬件系统设计 2.1 机械臂构型的选择 要使机器臂的抓持器能够以准确的位置和姿态移动到给定点，这就要求机器人具有一定数量的自由度。机器臂的自由度是设计的关键参数，其数目应该与所要完成的任务相匹配。为了使安装在双轮自平衡机器人上的机械臂能够具有完善的功能，能够完成复杂的任务，将其自由度数目定为6个，这样抓持器就可以达到空间中的任意位姿，并且不会出现冗余问题。在确定自由度后，就可以合理的布置各关节来分配这些自由度了。 由于计算数值解远比封闭解费时，数值解很难用于实时控制，这样，后3个关节就确定了末端执行器的姿态，而前3个关节确定腕关节原点的位置。采用这种方法设计的机械臂可以认为是由定位结构及其后面串联的定向结构或手腕组成的。这样设计出来的机器人都具有封闭解。另外，定位结构都采用简单结构连杆转角为0或90°的形式，连杆长度可以不同，但是连杆偏距都为0，这样的结构会使推倒逆解时计算简单。 定位机构是涉及形式主要有以下几种：SCARA型机械臂，直角坐标型机械臂，圆柱坐标型机械臂，极坐标型机械臂，关节坐标型机械臂等。 SCARA机械臂是平面关节型，不能满足本文对机械臂周边3维空间任意抓取的要求；直角坐标型机械臂投影面积较大，工作空间小；极坐标方式需要线性移

液压机械系统建模仿真软件AMESim及其应用

液压机械系统建模仿真软件AMESim及其应用

液压仿真软件AMESim及其应用 在现代工业中，随着对液压机械设备的性能要求以及机电液一体化程度的不断提高，对液压传动与控制系统的性能和控制精度等提出了更高的要求，传统的以完成设备工作循环和满足静态特性为目的的液压系统设计方法已不能适应现代产品的设计和性能要求。如果要对液压机械系统进行动态特性分析和采用动态设计方法，就需要运用计算机仿真技术，它是利用计算机技术研究液压机械系统动态特性的一种新方法。计算机仿真技术不仅可以在设计中预测系统性能，缩短设计周期，降低成本，还可以通过仿真对所涉及的系统进行整体分析和评估，从而达到优化设计，提高系统稳定性及可靠性的目的。 仿真首要任务就是建立数学模型，重点和难点也是进行建模，然后才可能进行计算机仿真研究，而建模是一件相当复杂的工作。目前常用的建模方法有传递函数法、状态空间法、功率键合图法等。模型建立的好坏直接关系到仿真的结果，不恰当的模型有可能得出相反的结论。目前

绝大多数软件采用状态方程建模，这些对一般的液压工作者来说，要求较高，有相当的难度。 1建模仿真软件——AMESim 基于建模过程的复杂性以及给仿真研究带来的不便，近几年来国外尤其是欧洲陆续研制出一些更为实用的液压机械仿真软件，并获得了成功的应用。AMESim就是其中杰出的代表。它是法国IMAGINE公司于1995年推出基于键合图的液压/机械系统建模仿真及动力学分析软件。它由一系列软件构成，其中包括AMESim、AMESet、A MECustom和AMERun。这4部分有其各自的用途和特性。 (1)AMESim——图形化工程系统建模、仿真和动态性能分析工具 AMESim是一个图形化的开发环境，用于工程系统建模、仿真和动态性能分析。使用者完全可以应用集成的一整套AMESim应用库来设计一个系统，所有的模型都经过严格的测试和实验验证。AMESim不仅可以令使用者迅速达到建模仿真的最终目标，而且还可以分析和优化设计。A MESim使得工程师从繁琐的数学建模中解放出

基于PLC的机械手臂控制系统设计

基于PLC机械手控制系统设计 摘要 随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，生产工况也有趋于恶劣的态势，这对一线工人的操作技能也提出了更高的要求，同时操作工人的工作安全也受到了相应的威胁。工人工作环境和工作内容也要求理想化简单化，对于一些往复的工作由机械手远程控制或自动完成显得非常重要。这样可以避免一些人不能接触的物质对人体造成伤害，如冶金、化工、医药、航空航天等。 在机械制造业中，机械手应用较多，发展较快。目前主要应用于机床、模锻压力机的上下料以及焊接、喷漆等作业，它可以按照事先制定的作业程序完成规定的操作，有些还具备有传感反馈能力，能应付外界的变化。应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。 本文主要论述了基于PLC设计的机械手控制系统。首先，对可能用到的可编程控制器进行了相关的介绍，再选择设计所用到的PLC型号。然后，通过对机械手的控制方式及各功能的实现方式进行研究，确定各功能的实现方案和设计控制系统所用到的器材。最后，对PLC控制系统的软件程序和硬件结构进行设计。 关键词：工业自动化；可编程控制器；机械手；远程控制；传感反馈

Abstract With the development of modern industrial technology, industrial automation technology is more and more high, the production conditions also tended to bad situation, the front-line workers skills also put forward higher requirements, and the operation safety of workers has also been a corresponding threat. The workers work environment and work content also requires ideal for some simple, reciprocating work by robot remote control or automatic completion is very important This can avoid some people can not contact with the human body damage, such as metallurgy, chemical, pharmaceutical, aerospace, etc.. In the mechanical manufacturing industry, the application of mechanical hand more, the development of faster. At present, it is mainly used in machine tools, forging press under the material and welding, painting and other operations, it can be in accordance with pre established operating procedures to complete the prescribed operation, and some also have with sensor feedback ability, can cope with external changes. Application of the manipulator, to improve the material transfer, workpiece loading and unloading, tool replacement and machine assembly automation, which can improve labor productivity, reduce production costs, accelerate the pace of industrial production mechanization and automation. This paper mainly discusses the design of manipulator control system based on PLC. First, the possible use of the programmable controller is related to the introduction, and then choose the design of the PLC model. Then, through the control mode of the manipulator and the realization way of each function, the realization scheme of each function and the equipment used in the design control system are determined. Finally, the software program and hardware structure of PLC control system are designed. Keywords: industrial; automation programmable controller ; manipulator； Remote control；sensor feedback

可移动机械臂详细设计方案

机械臂详细设计方案 在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法；程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。 “工业机器人”（Industrial Robot）：多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置（国内称作工业机器人或通用机器人）。 机器人是一种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。机器人具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。目前我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人，而把工业机械人称为通用机器人。简而言之，机器人就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。本次制作就是制作一个实现其自动抓取、搬运、操作的模型机械手臂。其具体方案如下： 思路 采用89s51单片机控制伺服电机实现其抓取、搬运、操作功能。 材料:

1.制作小型机器的材料有很多，而本次制作使用的材料为透明亚克力材料。亚克力材料的原料是甲基丙烯酸甲酯经聚合技术而得到的高分子物质，英文缩写为PMMA。材料的透明度相当高，透光率达90%以上。此外亚克力具有良好的表面硬度及光泽，容易加工，耐热程度也比一般的塑料高很多，所以加工起来对于大家很容易。并且该材料容易得到、方便。该次制作选用厚度为3mm的规格，。 2.螺丝及螺母 该机械臂的所有轴心均使用lin的螺丝及螺母，这种规格的螺丝不仅体积小重量轻并且这些材料在周围市场很容易买到。 3固定胶，机械臂各关节仅用螺丝固定长时间使用、活动会使螺丝松动甚至掉落，是机械臂的关节不能活动或者不听控制，因此这些螺丝均需要加固，使用螺丝固定胶能延长机械臂的耐用能力。在使用时需要先调整螺丝的松紧程度，然后在螺丝及螺母相结合处点上螺丝胶，静置30min后即可固定好。 使用工具 1 亚克力线锯。该工具专门应用于裁剪亚克力板。 2.亚克力刀，由于亚克力板的硬度比一般的塑料高了很多，所以一般的工具不能完美切割，使用专门的工具能使机械臂做的更加精密。 3钢尺，用于辅助亚克力的切割和线条绘制、 4迷你小电钻，用于材料的打孔，关节处的处理。 5,砂纸和砂轮机，用于打磨亚克力板 6锉刀组，给切割好的零件进行细加工。 7老虎钳，用于固定机械臂。 机械臂零件的加工 1在亚克力板上绘制零件图。比例为1:1。做法为在零件图的所有顶点留下记号，并且留下损耗位置。拿走图纸，将各个顶点连线即用记号笔将零件图绘制在上面。。 2 切割亚克力板。将亚克力板固定住老虎钳上，沿着零件图用亚克力锯慢慢切割。 3完成后再砂轮机上打磨零件四周。用锉刀和砂纸进一步处理边界。 零件图如下:

机械手是什么及其优点

机械手有什么优点工业机械手的特点 首先介绍一下机械手是什么： 机械手（machinehand），指能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 那么机械手有什么优点呢，我为您来详细介绍一下： 1、机械手可以减省工人、提高效率、降低成本、提高产品品质、安全性好、提升工厂形象。 2、多关节机械手的优点是：动作灵活、运动惯性小、通用性强、能抓取靠近机座的工件，并能绕过机体和工作机械之间的障碍物进行工作。随着生产的需要，对多关节手臂的灵活性，定位精度及作业空间等提出越来越高的要求。多关节手臂也突破了传统的概念，其关节数量可以从三个到十几个甚至更多，其外形也不局限于像人的手臂，而根据不同的场合有所变化，多关节手臂的优良性能是单关节机械手所不能比拟的。 3、斜臂式机械手主要适用于30-250吨卧式射出成型机的成品或水口取出，上下手臂有单截式和双截式两种，整机上下、引拔、旋出、旋入均为全气压驱动，经济实惠型机械手。可提升产能（10%-30%）、降低产品不良率、节约人工、保障操作人员的安全性。 随着网络技巧的发展，机械手的联网操作问题也是以后发展的方向。工业机械手是近几十年发

展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景…… 对于工业机械手的设计，我推荐item公司。itemIndustrietechnikGmbh成立于1976年，是生产工厂设备和工装的德国制造商，并因其基于机械工程原理的MB工业铝型材装配系统而享有盛誉。自成立以来，itemIndustrietechnikGmbh开发和销售工作台解决方案。 itemIndustrietechnikGmbh是一家德国铝型材供应商，青岛依诺信工业自动化有限公司是其子公司。2011年开始起进驻到中国市场。item为工业应用领域开发及供应装配组件系统已有35年多的历史，为设备结构领域提供个性化解决方案。MB工业铝型材装配系统是一款以铝型材为基础，用紧固件和多功能组件构建而成的产品。 希望对您有帮助。

浅析机械设计中的系统建模与仿真

浅析机械设计中的系统建模与仿真 发表时间：2018-05-15T14:56:43.670Z 来源：《知识-力量》2018年3月上作者：赵洪泽[导读] 本文介绍发展系统建模与仿真技术的的分类，进一步阐述系统建模与仿真技术的运用，最后总结建模与仿真技术的发展的趋势。 （西华大学，四川成都 610039）摘要：本文介绍发展系统建模与仿真技术的的分类，进一步阐述系统建模与仿真技术的运用，最后总结建模与仿真技术的发展的趋势。关键词：系统建模仿真趋势 一、模拟仿真的定义 仿真(Simulation)，即使用系统模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响，该影响是在项目仿真系统整体的层次上表示的。系统仿真利用计算机模型和某一具体层次的风险估计，一般采用蒙特卡洛法进行仿真，为设计提供决策支持和科学依据。仿真是利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。 二、模拟仿真的运用 研制新型飞机时，一般先要对按比例缩小的飞机模型进行风洞试验，以验证飞机的空气动力学性能；开发新型轮船或舰艇等时，一般先要在水池中对缩小的轮船模型进行试验，以了解轮船的各种性能；我国在建设三峡大坝时，广泛采用建模与仿真技术研究和评估大坝对环境、生态、洪水等方面的影响；设计新的生产线或新产品时，要通过仿真或试验对生产线或产品性能作出评估。训练、演示、教学、培训；军事模拟、指挥、虚拟战场；建筑视景与城市规划等多个领域均有仿真模拟的存在。 三、仿真的分类仿真可以按照不同原则分类： ①按所用模型的类型（物理模型、数学模型、物理数学模型）分为物理仿真、计算机仿真（数学仿真）、半实物仿真； ②按所用计算机的类型（模拟计算机、数字计算机、混合计算机）分为模拟仿真、数字仿真和混合仿真 ③按仿真对象中的信号刘（连续的、离散的）分为连续系统仿真和离散系统仿真； ④按仿真时间与实际时间的比例关系分为实时仿真（仿真时间标尺等于自然时间标尺）、超实时仿真（仿真时间标尺小于自然时间标尺）和亚实时仿真（仿真时间标尺大于自然时间标尺）； ⑤按对象的性质分为宇宙飞船仿真、化工系统仿真、经济系统仿真等四、系统的分类 （一）从自然属性的角度对系统划分的内容。根据系统是否具有齐次性，系统可以分为：线性系统与非线性系统。简单地说，线性系统就是满足“加法”和“乘法”的系统，两个信号之和经过一个线性系统所产生的输出，等于这两个信号分别经过这个系统得到的输出，这就是加法；乘法就是一个信号乘以一个常数经过线性系统的输出，等于这个信号经过此系统的输出乘以这个常数；而非线性系统就是不满足“加法”和“乘法”的系统（二）根据系统状态变化是否连续，可以将系统分为连续系统（continuous system)和离散事件系统(discrete event system)。连续系统是指系统状态随时间发生连续变化，如化工、电力、液压-气动系统、铣削加工等，其数学模型有微分方程、状态方程、脉冲响应函数等形式。离散事件系统是指只有在离散的时间点上发生“事件”时，系统状态才发生变化的系统，它的数学模型通常为差分方程。制造领域中生产线/装配线、路口的交通流量分布、电信网络的电话流量等都是典型的离散事件系统。 （三）根据系统的模型参数是否恒定，系统可以分为：时变系统与时不变系统。时变系统的函数随时间发生而变化，时不变系统的函数是恒定的，不因时间的变化而变化。还是以售票系统为例，这个系统的参数设定，一般就不会随时间的变化而变化了，因此是时不变系统；人类生存的生态环境就是一个时变系统，每一时刻都有动植物在灭绝，五、数字化仿真的优势 ①有利于缩短产品的开发周期； ②有利于提高产品质量； ③有利于降低产品开发成本； ④可以完成复杂产品的操作、使用训练。 六、数学模型的分类 按人们对事物发展过程的了解程度分类：白箱模型：指那些内部规律比较清楚的模型。如力学、热学、电学以及相关的工程技术问题。灰箱模型：指那些内部规律尚不十分清楚，在建立和改善模型方面都还不同程度地有许多工作要做的问题。如气象学、生态学经济学等领域的模型。黑箱模型:指一些其内部规律还很少为人们所知的现象。如生命科学、社会科学等方面的问题；但由于因素众多、关系复杂，也可简化为灰箱模型来研究按建立模型的数学方法分类:几何模型、微分方程模型、图论模型规划论模型马氏链模型；按应用离散方法或连续方法分类：离散型、连续模型；按是否考虑模型的变化分类：静态模型动态模型按是否考虑随机因素分类：确定性模型随机性模型；按模型的应用领域分类:生物数学模型、医学数学模型、地质数学模型、数量经济学模型、数学社会学模型。 七、建模与仿真的发展趋势 由于国际化市场的激烈竞争和用户对产品的功能、质量、价格、供货期、售后服务等要求越来越高，以及高新技术的飞速发展，柔性自动化，智能化，并行工程等是当今先进制造技术的发展趋势。计算机的普遍应用给系统仿真领域带来了巨大的发展动力。计算机仿真技术，也就是数学仿真技术的发展改变了以往物理仿真投资大、周期长、不易改进的局面，计算机的应用又推动了系统仿真领域的研究不断向前发展。通过建模与仿真技术的结合，进一步优化产品，使产品智能化，自动化。仿真技术将逐渐涉及更多领域，以求跟随计算机的数字化发展进程。

622 护理机器人行走及手臂系统的设计

摘 要 随着老龄化的加剧和医患护理费用的增加，对能为患者与行动不便的老人等提供 简单护理的机器人的需求也变得更加急切，本课题设计的护理机器人的整个过程中， 综合应用所学知识，不断获取和完善相关的专业知识，达到知识的增加与能力的提高 的目的。 本文介绍了国内外护理机器人技术的发展现状及前景，按课题需要进行护理机器 人手臂和底盘行走系统的结构设计，手臂为三自由度手臂，用电机带动扇形齿轮的啮 合实现手抓的放松与夹紧，底盘行走则采用双电机带动，实现差动行驶。进行部件、 电机选型并对手臂齿轮的传递强度进行计算，最后从硬件和软件两个方面设计了单片 机在机械手控制中的应用。设计了单片机的控制电路，绘制了程序流程图。 关键词：护理机器人，机器人手臂，行走系统，单片机

ABSTRACT With the increased of aging and the cost of doctor-patient care .The demand for simple care robot for patients of the elderly has become more urgent, Throughout the process of the design of the subject of care robot, need an integrated application of knowledge, access and improve the relevant expertise to achieve the purpose of increasing knowledge and capabilities. This article introduces the development status and prospects of the nursing robotics domestic and international , design the care robot arm and chassis walking system according to the requirement, the degree of freedom for arm is three, use the motor drive the fan gear stretch and clamp, the chassis have two-motor drives to achieve the differential driving. And finish the selection of the parts and the motors.As well as the checking of the transmission intensity of arm gears.At the last design application of the microcontroller in the robot in both hardware and software .Design of the MCU control circuit, draw the program flowchart. Key words: care robot, robot manipulator,move system, SCM

基于单片机的机械臂控制系统设计与制作

目录 课程设计题目及要求 第一章绪论 1.1 设计题目及要求 1.2 设计内容 第二章硬件设计 2.1 硬件结构图 2.2 各模块工作原理及设计 2.2.1 控制模块 2.2.2 显示模块 2.2.3 按键模块 2.2.4 舵机模块 2.3 软件程序设计 第三章硬件制作以及程序的下载调试 3.1 电路板的制作 3.2 元器件的焊接 3.3 程序的下载与调试 第四章总结 4.1 课程设计体会 4.2 奇瑞参观感受 课程设计题目及要求

题目：基于单片机的机械臂控制系统设计与制作 实习内容： 1，完成基于单片机的机械臂控制系统原理图和PCB的绘制，在基本要求的基础上自己可以作一定的扩展； 2，利用热转印纸、三氯化铁腐蚀液等完成PCB板的制作； 3，完成相应电路的焊接和调试； 4，完成相应软件程序的编写； 5，完成软、硬件的联调； 6，交付实习报告。 实习要求： 1，两人一组，自由搭配，但要遵循能力强弱搭配、男女搭配、考研和不考研的搭配； 2，充分发挥主观能动性，遇到问题尽量自己解决，在基本要求基础上可自由发挥； 3，第一次制作电路，电路不可追求复杂； 4，注意安全！熨斗、烙铁。 第一章绪论

单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性价比，受到人们的重视和关注，应用广泛，发展迅速。单片机集体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求低、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易等众多优点，以广泛用于工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，无论在民间、商业、及军事领域单片机都发挥着十分重要的作用二十一世纪，随着机械化、自动化水平的不断提高，不仅减轻了劳动强度、提高生产率，而且把人类活动从危险、恶劣环境中替换出来。而其中机器人技术，显示出极大的优越性；在宇宙探索、海洋开发以及军事应用上具有重要的实用价值。大力发展机器人技术，一方面能让社会从劳动苦力型转换到福利休闲型，另一方面能极大的提高民众的幸福感。在新时期的世界各国，随着应用日益广泛，机器人技术将不断发展并走向成熟。 本次课程设以单片机作为控制器实现对机械手臂的简单控制。在单片机最小系统的基础上扩展按键接口和舵机接口以及LED显示器，构成最简单的机械臂控制系统。 第二章硬件设计

移动服务机器人机械臂结构设计及其优化研究

移动服务机器人机械臂结构设计及其优化研究 摘要新形势下社会各行业整体生产水平的不断提升，对性能可靠的移动服务机器人提出了更高的要求，也为这类机器人应用范围扩大创造了有利的条件。在此背景下，为了确保移动服务机器人机械臂结构稳定性，保持其良好的应用工况，则需要采取必要的措施注重其结构设计与优化。基于此，本文将对移动服务机器人机械臂结构设计及其优化进行研究。 关键词移动服务机器人；机械臂结构；设计；优化 结合移动服务机器人的实际应用概况，对其机械臂结构进行必要的设计及其优化，有利于完善这类机器人实际应用中的服务功能，实现对灵活性良好、强度高的移动服务机器人机械臂结构的高效利用。 1 移动服务机器人机械臂结构设计研究 为了保持移动服务机器人机械臂结构性能可靠性，优化其实践应用中的使用功能，则需要重视其结构设计，并明确相关的设计要点，完善这类机器人机械臂结构设计方案。具体表现在以下方面： 1.1 设计前所要考虑的要素 在开展移动服务机器人机械臂结构设计工作之前，为了确保其后续设计工作的顺利进行，则需要设计人员能够在其设计前考虑相关的要素。这些要素包括：①结合移动服务机器人机械臂结构的功能特性，加强人体手臂运动机理分析。作为机械臂结构设计的重要基础，移动服务机器人机械臂构型是否合理，关系着其机械臂结构性能好坏。而在确定移动服务机器人机械臂构型的过程中，需要注重与之相关的人体手臂运动学机理分析，进而将人体关节、肌肉及骨骼分别看作机械臂结构的运动副、驱动器及刚性连杆，且在神经系统的控制作用下，获得所需的机械臂设计方案；②在确定机械臂构型的过程中，为了增强其结构设计方案适用性，设计人员应加强人体手臂的自由度分布关系分析。在此基础上，优化移动服务机器人机械臂设计形式，确保其应用工况良好性[1]。某移动服务机器人示意图如图1所示。 1.2 外形尺寸及关节转角范围方面的设计 为了使移动服务机器人机械臂结构应用过程中能够保持良好的服务水平，则需要对其外形尺寸、关节转角范围进行必要的设计。具体表现为：①在行业技术规范的科学指导下，结合实际情况，通过对人体手臂主要尺寸的分析，进而为机械臂外形尺寸确定提供参考依据，并根据移动服务机器人应用过程中的服务对象，对其机械臂外形尺寸进行合理调整；②在确定机械臂各关节转角范围的过程中，设计人员需要加强人体手臂各个关节的功能特性分析，并根据这些关节的转角范围，在计算机三维空间中绘制出人体手臂各关节运动角度极限图，从而为机

拓斯达机械手使用说明书

拓斯达机器换人掀化妆品企业自动化改造热潮自动化实践研究专家李明表示：机器换人只是一种通俗的说法，并不是简单的用机器来代替人工，而是以“现代化、自动化”的装备提升传统产业，利用机械手、制动化控制设备或流水线自动化对企业进行智能技术改造，实现减员、增效、提质、保安全”的目的。“机器换人”关键理念实质是：以装备更新为载体的技术创新、工艺创新和管理创新； 用先进的生产技术和装备去替换旧设备，提高劳动生产力；目的是：改变过去依赖低成本劳动力的发展模式，大幅度减少低技能重复性人工劳作。爱美之心，人皆有之。随着人们生活水平的不断提高，各类化妆品已经成为生活中的必需品，化妆品及其相关产品的需求量越来越大，化妆品生产企业的生产现状越来越无法满足市场需求，并且由于产量大幅增加生产出来的产品品质不稳定，于是对现有的生产生线进行机器换人生产自动化改造成为解决这一问题的重要途径，广东拓斯达科技是机器换人的代表性企业，公司的业务已拓展至全世界各地，拓斯达科技机器换人生产自动化改造业务正在制造业的各个领域被广泛采用。 近日，江苏某一大型化妆品企业最初一条生产线使用的机械设备一分钟能生产70瓶某类型化妆品，完全依靠劳动力来完成，且在高强度的工作条件下员工极易疲劳，需要操作人员进行多班次轮换交替作业，自该公司应用了拓斯达机器换人生产自动化改造后一条生产线只需两名员工监控操作即可，自动化生产线基本可以完成压盖、封装、分捡包装、灌装等生产过程，这极大地节约了人力成本。该企业生产线在安装自动化设备后生产量由原来的120瓶/分钟增至180瓶/分钟，生产效率提升50%。拓斯达科技为该公司完成生产自动化改造后生产流水线员工减少300多人”，该企业负责人在谈及拓斯达自动化给企业带来的改变时如数家珍。拓斯达自动化整体解决方案使众多化妆品企业保持持续稳定发展，不仅在化妆品制造业掀起机器换人自动化改造热潮，也在制造业的其它领域引起广大关注并在众多制造业企业得到应用。 拓斯达工业机器人顶部可装载抓放式应用，比如在一个将12个瓶子一次性装入一个箱子的应用中，拓斯达机器人系统就是最佳选择。拓斯达机器人系统的灵活性明显高出传统装箱系统一筹，可以满足生产不同结构和尺寸包装，在单条生产线上，还可用来生产多种产品。拓斯达工业机器人可安装多个钳子应对四个刷子，视觉系统在每个拾取周期，识别和寻找四个刷子的位置。当一个槽盘已满时，新的槽盘将会到达。拓斯达工业机器人单元每天工作24个小时，每周七天，拒绝任何有缺陷的部件。拓斯达被省市领导誉为“最具成长性民族品牌”，并被多家权威媒体评为“自动化整体解决方案运营商”标杆企业篇二：拓斯达机械手驱动东莞产业换档提速 拓斯达机械手驱动东莞产业换档提速“工业机器人”一词在大江南北如盛夏般升温。东莞市政府也在今年6月通过两份文件，大力支持工业机器人产业发展和应用推广。东莞工业机器人产业现状如何？这些企业是如何发展起来的，又将走上何种未来路径？各方对上述两份文件有何期许？今起，本报推出“机器人总动员”系列报道，试图一一梳理。千头万绪，且从起底莞版工业机器人开始。东莞机器人应用市场如饥似渴，让嗅觉敏锐的工业机器人生产企业纷纷向莞集聚，机械手也是工业机器人中的一部分。广东拓斯达就是其中一家专业生产机械手的自动化公司。 2007年广东拓斯达横空出世，短短数年内已成为自动化解决方案运营商领域的标杆企业，主要生产单轴机械手、侧取机械手、三轴机械手、五轴机械手和斜臂式机械手以及注塑辅机，从公司创立之初，就确立了“研发为王”的战略方针，日益构建完备的研发体系，形成了良好的研发机制，不拘一格引进人才，确立了“打造世界一流品质”的企业和产品的市场定位，并制订出行业第一个内部标准，同时细化每个制程，专注产品细节，重新定义了行业最高端产品的标准，公司立足国内布局全球，外贸部成功打开东南亚、欧州、南美洲等地的市场，并与华南理工科大学生签署产学研合作协议，获得了国家高新技术企业称号，2014拓斯达增

机械系统建模与仿真方法1

机械系统建模与仿真 机理建模法 所谓机理模型，实际上就是采用由一般到特殊的推理理演绎方法，对巳知结构、参数的物理系统运用相应的物理定律或定理，经过合理分析简化建立起来描述系统各物理员动、静态变化性能的数学模型。 因此，机理建模法主要是通过理论分析推导方法建立系统模型。根据确定元件或系统行为所遵循的自然机理，如常用的物质不灭定律(用于液位、压力调节等)、能量守恒定律(用于温度调节等)、牛顿第二定律(用于速度、加速度调节等)、基尔霍夫定律(用于电气网络)等等，对系统各种运功规律的本质进行描述，包括质量、能量的变换和传递等过程，从而建立起变量间相互制约又相互依存的精确的数学关系。通常情况下，是给出微分方程形式或其派生形式——状态方程、传

递函数等。 实验建模法 所谓实验建模法，就是采用出特殊到一般的逻辑归纳方法，根据一定数量的在系统运行过程中的实测、观察的物理量数据，运用统计规律、系统辨识等理论合理估计出反映系统各物理量相互制约关系的数学模型。其主要依据是来自系统的大量实测数据．出此义称之为实验测定法。 当对所研究系统的内部结构和特性尚不清楚、甚至无法了解时,系统内部的机理变化规律就不能确定,通常称之为·黒箱”或“灰箱”问题,机理建模法也就无法应用。而根据所测到的系统输入输出数据,采用一定方法进行分析及处理来获得数学模型的统计模型法正好适应这种情况。通过对系统施加激励,观察和测取其响应,了解其内部変量的特性,并建立能近似反映同样变化的模拟系统的数学模型,就相当于建立起实际系统的数学描述(方程、曲线或图表等)。 （1）频率特性法 频率特性法是研究控制系统的一种应用广泛的工程实用方法。其特点在是通过建立系统频率响应与正弦输入信号之间的稳态特性关系，不仅可以反映系统的稳态性能，而且可以用来研究系统的稳定性和暂态性能;可以根据系统的开环频率特性，判别系统闭环后的各种性能；可以较方便地分析系统参数对动态性能的影响，并能大致指出改善系统性能的途径。 （2）系统辨识法 系统辨识法是现代控制理论与系统建模中常用的方法，它是依据测量到的输人与输出数据来建方静态与动态系统的数学模型，但其输出响应不局限于频率响应，阶压响应或脉冲响应等时间响应都可作为反映系统模型静态与动态特性的重要信息；而且，确定模型的过程更依赖于各种高效率的最优算法以及如何保证所测取数据的可靠性。因