机械手控制系统硬件设计.docx

机械手控制系统硬件设计系统工作原理及硬件设计系统主要依靠 PC 机通过 ISA 总线对整个系统进行控制另外,用 到并行接口芯片8255A-5、数模转换芯片*****以及多种TTL芯片设计中利用 8255A-5 三种工作方式中的方式 0,此方式是基本输 入/输出方式这种方式下,三个端口分为两组四部分,每部分都是一个 独立的 8 位或 4 位数据 I/O 端口,都可以由用户通过编程选作输入或 输出端口,此方式下没有应答线和中断控制线在工作方式 0 下,只要 或信号一变低,就进行数据传送我们以 A 口、 B 口和 C 口的高四位 作为输出端,C 口的低四位组作为输入端,A 口输出的控制信号控制机 械手1的动作,B 口输出的控制信号控制机械手2的动作,C 口则用来 对机械手的动作完成状态进行判别和控制根据以上的思想就可以对 机械手驱动控制系统进行核心模块设计,如图 1 所示继电器控制模块是利用继电器来控制机械手的平伸、平缩、上升、 下降、左旋、右旋六个功能驱动控制系统对机械手的驱动信号与 I/O 地址进行译码片选,进行 D/A 转换输出模拟量来驱动继电器完成相应 的动作,如图 2 所示工业生产中为了提高机械手的灵活度和精确度 ,一般将机械手模 拟人分出五只手指,特进行以下设计。

设计按以下几个步骤进行:(1)建立模拟 I/O 输出通道 模拟输出通道是计算机用来发送单路或多路模拟信号的 D/A 通 道,有时也叫后向通道建立模拟输出通道的目的是为了对外部参数 进行控制或对被采集的参数进行形象的记录显示模拟输出通道的基 本组成部分有三种:D/A转换器及其与MPU的接口，这是不可缺少的 核心部件;数字或模拟寄存器;模拟多路开关具体组成取决于通道结 构形式多路模拟通道主要是解决数据如何存储的问题目前分配的方法 主要有数字分配和模拟分配两种数字分配型多路模拟输出通道如图 3 所示各路数字量由 MPU 分时送入相应的的缓冲寄存器, 然后同时 打入各自的 DAC 输入寄存器,使各路同时进行 D/A 转换,同时输出转 换结果这种通道结构的工作特点是:各路通道分时送数,同时转换,同时输 出模拟量由这两种数字分配型多路模拟输出通道的结构工作特点 ,在对手 指驱动控制模块设计中应用此结构为硬件设计的I/O输出通道它的 各路通道分时送数,同时转换,同时输出模拟量,符合五只手指完成同时 动作的要求2）数模转换本文应用的DAC转换芯片是*****，它直接得到的转换输出是模拟 电流Io1和Io2。

为得到电压输出应加接运算放大器如图4所示将R=5KQ, = 15KQ代入得经 A1 后模拟输出电压 V01 的大小与输入数字量 N 的大小成正 比当N从OOHFFH变化时,V01在0V至之间变化若VR=+5V,则 1LSB=0.02V,这时的满刻度输出电压为-4.98V°A2作为偏移电路使A1 的输出电压V01的两倍与参考电压VR求和可得：若VR为正则当N80H时,V0当N80H时,V0当N=80H时,V0=0, 通常通过调整VR和R的阻值，把N二FFH对应的输出电压调到正满刻 度值（即最高电压值，比VR小1LSB=）,而把N=OOH对应的电压调到负 满刻度值（即最低电压值-VR）,把N=80H对应的电压调到零表1说明VR=+5V时与一些典型的输入量N值相对应的模拟电 压输出值3 驱动控制模块的设计经以上的分析工作,可以对手指驱动控制模块进行设计,文中所应 用的并行接口芯片是8255A-5,其中,A 口、B 口用来控制两只机械手 的六种基本动作，而C 口主要用来进行动作完成状态的判断，另外也可 控制机械手进行某项动作,这里就应用到 C 口对机械手的握紧和放松 功能的控制当驱动控制系统接受执行握紧或放松动作的控制信号 , 程序进入手指驱动控制模块,经地址译码顺序片选*****并输入相应数 字量,待五个手指的数字量输入完成后,由 8255A-5 的 C 口的某一位输 出 1 个低电平信号,同时开通五个*****进行数模转换,同时输出模拟量 4 结论本文完成了对两只机械手的控制系统设计 ,并通过了仿真实验验 证。

在实验验证过程中严格按照预定硬件的设计及方案进行随着计算机技术以及工业的不断发展,在提高劳动生产效率,保证 工人人身安全等方面,机械手必将发挥巨大作用,而其控制系统是保证 机械手发挥作用的重要保证。