基于AVR单片机的多关节机械臂设计

基于AVR单片机的多关节机械臂设计(任务书,论文15000字)
摘　要
本文主要介绍了以AVR ATmega128单片机为控制核心的多关节机械臂，这种机械臂多用于工业焊接生产线，本设计可以实现其基本功能,如实现抓取，六个空间自由度的移动等。多关节机械臂是个完整自动控制系统，其中包括控制器，传感器，执行器。本设计选用数字舵机作为被控对象（执行器），可以获得快速、准确的响应，实现移动抓取。
整个系统以AVR单片机作为上位机，以红外传感器发出抓取信号，用数字舵机作为执行单元，来实现空间内自主移动寻找抓取对象，并将物体放到指定位置。本设计的软件编程环境是NorthSTAR图形化交互式开发工具，用户可以通过拖动模块和对模块做简单的属性设置快捷地编写机器人控制程序。该编程环境具有操作简便，功能强大的特点。
关键词：AVR单片机  机械臂  舵机  传感器

The Design of Multi Joint Manipulator Based on AVR Single Chip Microcomputer
Abstract
This paper mainly introduces the multi joint manipulator controlled by AVR ATmega128 microcontroller. The manipulator is mainly used for industrial welding production line. The design can achieve its basic functions, such as the realization of the crawl, six degrees of freedom movement. The manipulator is a complete automatic control system, which including the controller, the sensor and the actuator. This design selects the digital actuator as the controlled object (actuator) to obtain the highest level of the fast, the accurate response and the mobile grab.
The whole system takes AVR single chip microcomputer as the host computer, using an infrared sensor to send crawling signal, using digital servos as execution unit, to achieve space autonomous mobile search for grasping an object and putting the objects into the specified location. The software programming environment of this design is NorthSTAR graphical interactive development tool, the user can set up the robot control program by dragging module and make simple property settings for modules to quickly write robot control program. The programming environment is simple to operate and it has powerful functions.
Key Words: AVR microcontroller; Robotic arm; Steering engine; Transducer

目  录
摘　要    I
Abstract    II
第一章 绪论    1
1.1 课题的背景与意义    1
1.2 国内外研究现状及发展趋势    2
1.2.1 国外研究现状    2
1.2.2 国内研究现状    3
1.3课题研究的主要内容    3
第二章 开发系统    5
2.1 CDS55xx机器人舵机介绍    5
2.1.1 CDS55xx机器人舵机的总线通信    6
2.1.2 CDS55xx机器人舵机的使用    7
2.1.3 CDS55xx机器人舵机的自我保护    8
2.1.4 舵机实物图和尺寸    9
2.2 MultiFLEX2—AVR控制器    10
2.2.1 功能概述    11
2.2.2 外部接口及电气规范    11
2.2.3 硬件电路    12
2.2.4 应用领域    14
2.3 机械臂的眼睛—红外传感器    15
2.3.1 红外距离传感器的工作原理    15
第三章 机械臂的组装    17
3.1 零件清单    17
3.2 机械臂的安装    17
3.2.1 机械手的安装    17
3.2.2 连接好的机械臂    19
3.2.3 将控制器固定在支撑板上    19
第四章 机械臂软件介绍    20
4.1 关于RobotServoTerminal    20
4.1.1 RobotServoTerminal 介绍    20
4.1.2 界面及功能    20
4.2 NorthStar图形化开发环境    25
第五章 软硬件结合    27
5.1 舵机的测试以及参数设置    27
5.1.1 多功能调试器    27
5.1.2 操作步骤    27
5.2 机械臂的程序设计    31
5.2.1 流程图    31
5.2.2 程序设计    31
总结与展望    35
参考文献    36
致  谢    38