机器手控制系统的设计

摘  要

机器手臂是机器人的一个重要部分，因机器手臂能代替人做一些较危险的工作，就有越来越多的人研究关于机器手臂控制技术，使得机器手臂的控制技术也得到很大的发展。借鉴市场上很多对机器手臂的设计技术，本次的毕业设计是基于PCI－7401总线控制的机器手控制系统设计。要求设计一个二自由度二关节的机器手，让它具有自由旋转的功能，和我们设计好的一些动作，并能通过闭环控制实现自动回复功能。通过了解机器手的结构特点，以及机器手的发展，还有我们对它的要求和设计的目的，我们设计了以PCI－7401总线接口板、信号放大电路、PWM控制系统、H型驱动电路和机器手所组成一个控制系统，通过计算机编写A/D、D/A转换和PID控制程序来对机器手进行操作，完成我们所要求的各种功能。

在这次的毕业设计过程中,在硬件部分主要是完成由信号放大电路、PWM控制系统和H型驱动电路所组成一个电路,以及对PCI－7401的了解。我们完成了PCB图制作到完成实物的电路板,再装各种元器件，最后调试电路板和建立闭环系统。软件部分主要是采用Visual C++进行编程，即对A/D、D/A转换和PID控制的程序的编写，实现控制目的。

关键词：机器手，PCI－7401，闭环控制，PWM控制，PID控制

目  录

摘  要 I

Abstract II

目  录 III

1  绪  论 1

1.1  机器手的基本概念 1

1.2  设计控制系统的目的及意义 2

1.3  机器手控制系统在国内外的发展状况 3

1.4  机器手控制系统的发展前景 4

2  机器手控制系统概述 6

2.1  系统的组成 6

2.2  系统的原理与功能 6

3  机器手控制系统硬件设计 8

3.1  控制系统硬件部分 8

3.2  电路的分析与调试 11

3.2.1  信号放大电路和脉冲调制电路的分析调试 15

3.2.2  H驱动电路分析与调试 25

3.3  PCI-7401的介绍 35

4  机器手控制系统软件设计 39

4.1  软件设计原理 39

4.2  软件编程 42

5  总结与展望 43

致  谢 44

参考文献 45

附录1 46

附录2 47