0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

基于MSP430单片机实现六自由度机械手模块的设计

电子设计 来源:电子设计工程 作者:王刚,魏运全 2021-04-13 15:11 次阅读

当代科学技术发展的特点之一就是机械技术,电子技术和信息技术的结合,机器人就是这种结合的产物之一。现代机器人都是由机械发展而来。与传统的机器的区别在于,机器人有计算机控制系统,因而有一定的智能,人类可以编制动作程序,使它们完成各种不同的动作。六自由度自动寻迹搬运机器人就是其中一种,这种搬运机器人不但能够代替人的某些功能,有时还能超过人的体力能力,可以24小时甚至更长时间连续重复运转,还可以承受各种恶劣环境,因此,搬运机器人是人体局部功能的延长和发展。

本设计主要应用单片机MSP430作为控制核心,直流电机、热释电型红外传感器等相结合的系统。它充分发挥了单片机的性能,其优点硬件电路简单,软件功能完善,控制系统可靠,性价比较高等特点,具有一定的使用和参考价值。

1 系统原理

1.1 自动寻迹模块的系统原理

本设计中自动寻迹模块主要由单片机及其外同电路、红外寻迹电路、直流电机控制电路等组成。正常工作时,单片机循环检测红外寻迹电路输出信号,据此产生直流电机控制信号,当系统检测到工作方式发生改变时,系统进入相应方式。其原理框图如图1、图2所示。

图1 自动寻迹模块原理框图

图2 自动寻迹模块原理框图

1.2 六自由度机械手模块的系统原理

系统的设计采用模块化的方法,将机械于划分为基座、手臂、手腕、手部4部分。控制器以MSP430单片机为主控制器,具体控制部分框图见图3。

图3 六自由度模块的原理框图

2 系统设计

2.1 自动寻迹模块硬件设计

1)基本单片机系统

寻迹机器人系统的控制核心,一般情况下以MSP430单片机片内的基本硬件资源为主,有必要时再扩展部分外部器件。在本设计中需要完成的控制比较简单,以单片机片内的基本硬件资源完全可以实现,因此不需扩展。

2)放大信号电路

采用LM324控制,LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。

3)电动机驱动电路

所选用的电动机为普通的直流电机,在MSP430单片机的控制下,可接一个电机驱动芯片或者通过其他的一些原件可使电机转动。本系统为了设计简单,采用其他方式代替了电路驱动芯片

2.2 六自由度机械手模块硬件设计

六自由度机械手是由6个伺服电机驱动的机器手臂。除了构成手臂的4个关节、手腕1个关节外,再加上手部的夹持,实现了1个机械手的机械结构。

该控制模块采用5 V直流电源分别为单片机和机械手臂的电机供电,电路包括手动复位电路、晶振电路、矩阵键盘、用以控制单片机转角的控制的独立键盘、伺服电机接入口,并可通过显示屏显示被选电机标识号和该电机转动的角度。

3 软件设计

本系统的软件设计面向硬件,选用C语言编程。最主要部分是单片机控制电机转动(包括正转反转)、时间的延迟和PID算法,具体的设计流程图见图4和图5。

图4 自动寻迹模块控制流程图

图5 六自由度模块流程图

4 系统调试

1)程序编完后,对代码仔细逐行检查。检查代码的错误,建立自己的代码检查表,对经常易错的地方进行检查。检查代码是否符合编程规范。

2)调试程序看是否能仿真,如果运行正常再将在编译器中调试好的程序烧写至单片机。

3)在接上电源时,观察整体电路是否按照预计设计的运作,电机是否正转,电机是否反转等。可根据电路的运行情况推测出程序出错的部分,修改程序后再经过编译器调试后烧到单片机,反复检测直到能工作完全正常。

5 结束语

本系统为单片机的寻迹机器人系统,主要应用单片机MSP430作为控制核心,直流电机、舵机、一体红外接收头等相结合的系统。这个系统软硬件设计简单,易于开发,严格控制各种元件的采购成本,所以价格低廉,安全可靠,操作方便。

责任编辑:gt

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 集成电路
    +关注

    关注

    5319

    文章

    10693

    浏览量

    353180
  • 单片机
    +关注

    关注

    5998

    文章

    43953

    浏览量

    620601
  • 运算放大器
    +关注

    关注

    211

    文章

    3979

    浏览量

    170646
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    msp430单片机经典教程

    `msp430单片机经典教程msp430单片机经典教程 `
    发表于 07-18 17:37

    MSP430 单片机的发展

    还推出了专门用于电量计量的 MSP430FE42X 和用于水表、气表、热表上的具有无磁传感模块MSP430FW42X 单片机。我们相信由于 MS
    发表于 04-20 15:30

    3自由度自动控制机械手

    3自由度自动控制机械手,试用好使!希望可以帮助到大家
    发表于 09-11 15:55

    自由度WIFI 履带车 PS2 无线控制 手机安卓控制项目计划(连载)

    原理详细分析3.通过安卓app蓝牙实现对履带车的控制(主要讲解串口接收字符串处理)4.通过安卓app实现对履带车控制并同时实现对4自由度机械手
    发表于 08-04 23:05

    51单片机自由度机械手

    `分享给大家我自己做的四自由度机械手`
    发表于 09-09 09:27

    【下载】MSP430单片机资料大合集

    `1.MSP430_C语言例程注释详下载链接:[hide][/hide]2.MSP430常用模块应用原理下载链接:[hide][/hide]3. MSP430
    发表于 06-08 18:16

    MSP430单片机实现远程升级

    MSP430单片机实现远程升级的办法,可以参考附件的PDF。 前言 有什么方法对MSP430 flash存储器更新而不用 JTAG和BSL 现在这个问题已经得到解决:一段检测监控
    发表于 07-03 04:13

    MSP430单片机实现远程升级

    MSP430单片机实现远程升级的办法,可以参考附件的PDF。 前言 有什么方法对MSP430 flash存储器更新而不用 JTAG和BSL 现在这个问题已经得到解决:一段检测监控
    发表于 07-09 08:23

    聊聊MSP430单片机的时钟模块

    MSP430系列单片机的时钟模块组成框图入手,将MSP430的时钟架构梳理一遍。MSP430基本时钟钟
    发表于 02-15 06:11

    MSP430单片机

    MSP430单片机
    发表于 12-17 17:01 0次下载

    MSP430单片机常用模块与综合系统实例精讲

    MSP430单片机常用模块与综合系统实例精讲
    发表于 05-14 08:00 89次下载

    MSP430教程14:MSP430单片机ADC12模块

    MSP430教程14:MSP430单片机ADC12模块
    发表于 10-12 09:03 55次下载
    <b class='flag-5'>MSP430</b>教程14:<b class='flag-5'>MSP430</b><b class='flag-5'>单片机</b>ADC12<b class='flag-5'>模块</b>

    MSP430单片机实践篇之MSP430单片机ADC模数转换操作

    MSP430单片机中断编程;ADC(模数转换)的实现MSP430单片机低功耗控制(休眠)。
    发表于 04-28 10:46 39次下载
    <b class='flag-5'>MSP430</b><b class='flag-5'>单片机</b>实践篇之<b class='flag-5'>MSP430</b><b class='flag-5'>单片机</b>ADC模数转换操作

    MSP430 单片机外围模块功能介绍

    MSP430 单片机外围模块 - LCD [利尔达]
    的头像 发表于 06-12 04:24 5777次阅读
    <b class='flag-5'>MSP430</b> <b class='flag-5'>单片机</b>外围<b class='flag-5'>模块</b>功能介绍

    如何使用MSP430单片机进行多机串口通信的设计

    MSP430单片机以其显著的低功耗特性在工业控制等领域得到了广泛应用。本文讨论了采用MSP430单片机构建串口多机通信系统的问题,在分析了MSP43
    发表于 03-07 18:06 21次下载
    如何使用<b class='flag-5'>MSP430</b><b class='flag-5'>单片机</b>进行多机串口通信的设计