机OpenGL在气动搬运机械手监控系统的应用.doc

l盔殴■躅函 一Academic·Papers 单片机一OpenGL在气动搬运机械手监控系统的应用 The Application of MCU and OpenGL in Remote system of Pneumatic Manipulator 石剑锋陈旭东 (南通职业大学机械工程系，南 通226007) 摘要：针对小型气动搬运机械手控制与远程监控系统问题，采用AT89S51单片机为核心设计下位机控制与 通信系统，采用VC++及OpenGL图形软件设计上位控制系统，实现了控制要求。介绍了控制系统组成，阐述了控 制系统设计方法。实践表明，上位机界面友好、简捷，数据传输准确、可靠，远程控制安全、稳定。 关键字：机械手 单片机 OpenGL 远程控制 Abstract：Based on remote control of pneumatic manipulator．the remote eontrol and communication system of manipulator is achieved by using AT89S51．VC++and OpenGL．And the system illustrate the effectiveness of the proposed method．In this paper，the elements of control system is introduced，the design method of control system is expounded．The fact improve that the computer interface is friendly and neat，the data is transmitted correctly and reliably，and the remote control is safely and stably． Key words：manipulator MCU OpenGL remote control 0引 言 搬运机械手作为常见的自动化单元已广泛应用于各种行 业的生产过程中。工业中大量的生产活动，存在着很多不便于 升降气缸 人类操纵的环节．特别是在工作环境较危险的情况下．如果使 手抓气缸 用具有远程控制与监控功能的机械手．则可以增加系统的安 全性．大大的节约损耗．提高效率。 伸缩气缸 旋转气缸 l系统组成 支架 1．1 系统机械组成 图1搬运机械手组成示意图 本机械手的功能主要是完成水平物品的搬运。搬运机械手 开始停止 主要由手臂旋转气缸、手臂伸缩气缸、手抓升降气缸、手抓气缸 等共4个气缸和机械支架及相关辅助机构组成。机械手示意图 见图1． 机械手的运动包括机械手的左传／右转、机械手臂的伸出／ 收缩、机械手抓的上升，下降、机械手指的抓紧／松开等8个动 作。由于采用自动控制系统，所有的位置开关均采用霍尔器件 来进行控制。动作示意见图2。 图2搬运机械手运动过程示意图 机械手一共完成伸出、下来抓取物品并回到原位．旋转．然 作者简介：石剑锋硕士。研究方向为机电控制。 万方数据 2∞9 1}机电一体化75  囡瞄— 圈豳l Academic·Papers一 后伸出下降放下物品再上升回来．反转回到原位等12个动作。 这样设计动作可以从机械上减小机械手的体积并能极大 增加机械手的活动区域。 1．2机械手的气动控制系统 气动控制速度比较快．同时比较干净。本搬运机械手主要 用于比较精密零件的控制，故考虑采用气动控制。气动控制原 理见图3。 气动工作原理如下：首先，电磁铁Yl得电，机械手臂伸出； 等伸到位即SQl有信号后，电磁铁Y3得电，机械手指下降；到 位后．电磁铁Y5得电，手指抓紧并保持一段时间；时间到后，电 磁铁Y4得电，手指上升；到位后，Y2得电，手臂缩到原点后Y7 围3搬运机械手气动控制系统 得电，手臂旋转；机械手伸出下降到位后电磁铁Y6得电，机械 手指松开并保持一段时间后手指上升缩回：最后电磁铁Y8得 干扰、I，0口分配以及如何实现电平匹配等问题。 电手臂旋转回到原点。上述所有电磁铁得电过程均不保持其状 本系统输入、输出均采用光电耦合器件、电阻及继电器等 态．在进行下一个状态的时候前面的状态就复位。 来进行隔离．通过多层次隔离使CPU形成一个全浮空的控制 2单片机控制系统设计 系统。根据上面分析．系统输入输出接口一共有19个，且 本系统控制CPU采用AT89S51芯片．设计主要考虑外界 AT89S5l所带的内容ROM已能满足需求．不需外部ROM扩 图4输入电路 万方数据 76机电一体化f 2,369 1  i爵吸■囝豳 一Academic．Papers 展．故CPU系统I／0口已能满足控制要