基于AT89C52的备料机械手控制系统设计

　　0 引言

　　为满足机电一体化专业的实验实训需要，我校2003年购置了机电一体化自动装配教学系统。该系统是一套完整、灵活、模块化、易扩展的教学实训系统，包含多种机械、气压传动方式，模拟现代化装配过程的柔性生产系统。该系统主要采用PLC控制，展现了实际生产中的传感器检测、电气控制、组态控制、工业总线控制等技术应用。学生可以借助该系统，学习理解机械传动、液压与气动、电气传动与PLC控制、工业现场总线、传感器及多种技术的综合应用。但随着技术的发展，基于单片机的控制系统也日益成为工业现场控制的又一主要形式，因此，在原机械手结构、气动系统、传感器和电机控制电路的基础上，设计另外的单片机控制系统，实现对机械手的控制，以此促进学生对单片机在工业生产上的应用的感性认识、培养其单片机系统的设计、综合分析与故障诊断与排除的能力就日显迫切。

　　目前市售的单片机产品繁多，功能各异，而AT89C52为较为常见的、性价比较高的一款单片机，并可实现在线烧结编程，使用方便。为不失一般性，机械手的单片机控制系统即以该芯片为控制核心，进行了接口扩展，软件设计，并设计了相应的接口电路及外部电路。

　　1 备料机械手单元

　　机电一体化自动装配教学生产线模拟了一个工件在工业装配线的运行过程，分为备料、加盖、模拟喷漆、烘干和通风、集中检测、分拣、升降电梯、多层货架等8个模块，其中备料、加盖和分检单元采用机械手实现动作要求。整个生产线的控制由各单元控制模块和一个总控平台构成，可分别实现手动和自动运行，自动时用Profibus总线连接总控和各分站的通信，实现自动装配。

　　备料机械手单元的作用是将放在工件平台上的工件主体搬运到下料单元的料斗中。

　　运动方式包括：机械手臂的上、下(用上、下动作的双作用气缸);工件的吸放(气缸杆顶端装有电磁铁);机械手回转90°(直流电机经减速机构内齿轮传动机构带动机械手回转);机械手臂的抬起和降落(直流电机经减速机构后驱动齿条和齿轮机构经杠杆机构抬起工件);工件的前进和后退(右移和左移也是直流电机经减速机构后驱动齿轮齿条使整个机械手移动)，该单元使用PLC驱动6个继电器(实现3个直流电机的正、反转控制)，驱动电磁阀控制双作用气缸和直流电磁铁实现上述运动的控制，位置的检测以微动开关、舌簧继电器、光电检测开关实现。该单元的控制台可以进行手动、自动、急停等功能控制。

　　该机械化手相当于具有5自由度的机械手，通过调整限位开关或传感器的位置，实现机械手的位置控制。