机械手指答辩

机自05班罗亮、梁传鑫韩月晨、步明繁、吴远昊设计并制作可夹持鸡蛋的机械手具备一定的精度和反馈功能通过团队合作过程，学习并应用所学专业知识，从中吸取机电产品的设计过程经验什么是欠驱动为何选择欠驱动如何实现欠驱动系统的独立控制变量个数小于系统自由度个数的一类非线性系统。桥式吊车、倒立摆系统都是典型的欠驱动系统。•欠驱动控制算法可以起到容错控制•电机少，反馈少•两套四连杆结构足矣•每根手指仅需要一个电机控制量少结构简单容错控制易于调试关键：连杆机构、弹性元件指节尺寸参照人手指连杆尺寸经过计算与调试两级四连杆机构采用相同尺寸Motion仿真详情见实物1、接触并了解了“欠驱动”，知识得到扩展。2、亲自动手加工制作了几十个小时，动手能力得到提高，经验更丰富。3、机械设计以及加工部分还存在太多缺陷，加工很粗糙。•一、功能要求分析•二、总体设计思路•三、模块详解•四、电路调理测试•五、问题与优化1.1手指动作功能•各关节联动完成握拳动作•接触物体表面感应接触力大小，并根据力度变化停止握紧动作•各关节联动完成松手动作1.2电路控制功能需求握紧电机正转力反馈AD转换松开电机反转针对上述功能需求，我们对电路控制部分两大功能（电机驱动和压电反馈信号处理判断)，作出了结构框图控制结构图开关按钮：K1K2K3压电反馈信号：temp根据以上分析，我们将结构分解为一下模块控制单片机AD转换模块放大调理模块电源模块电机驱动模块开关控制模块3.1单片机•秉着充分利用手头资源的原则，我们基于已有的开发板，选用其搭配的STC90c516rd+的单片机，使用c语言编程。3.2电机与电机驱动•使用要求：低转速、适中扭矩输出、能保持静扭矩。•对比直流电机、步进电机和伺服电机，我们选择控制方便、有静扭矩保持的步进电机。•在电子市场对比多家和多型号，我们选择28BJ-48•搭配常用的ULN2003不仅电机驱动器3.2电机参数及控制型号28BYJ-48外形尺寸Φ24X19电压5V相数4相减速比1:64步距角5.25°驱动方式8拍自定位转矩34.3mN.m•3.3压电信号放大模块•根据选择的压电传感器，搭配的调理电路，在proteus中仿真图及实物图。3.4AD转换模块•又放大后的电压模拟信号经过模数转换，得到我们需要的力反馈，从而进行判断。•我们选用ADC0804，其读入输出稳定，有8个IO端口。3.5开关控制模块•开关接通与P0口，是使用P0口没有上拉电阻，所以默认输出为低电平，这样在接通过程直接接高电平，就能得到信号，接线简单。3.6电源模块•根据上述的模块的通电需求，我们设计一下可以输出+5V、-5V、接地的电源电路•7805稳压管输出+5V、ICL7660反向输出-5V4.1基于proteus仿真•利用keil软件编程，对整体电路进行了电路仿真。•子程序包括adc的启动及运行、延时程序、电机正反转。•利用proteus仿真，得到的结果能够完成电机正转、检测压力大小达到临界值停止旋转、反转。在调理测试过程中，遇到了许多细节问题，为了保证稳定性，简化控制方式，将控制框图简化如下：电路调试中遇到的问题：•电路板的焊接点断路解决：重新焊接•杜邦线接触不良解决：更换•延时程序导致ad转换失败解决：多次更改•电阻短路解决：重新制作•电机振动不旋转解决：延时及拍数调试•经过多次调试，我们达到了所需要的效果，能够通过开关按键和压电传感器模拟电机完成抓取的过程。视频问题：简化控制结构后，在正转和反转按钮使用时，不能冲突，如果冲突会表现电机震动，及正转一圈、反转一圈。整个系统缺少稳定性，接线复杂，操作不慎容易出现接触问题。控制过程不够精细，不能保证电机旋转的精度问题，在检测或者按下开关后，会有延时，额外运行几个步距角。优化：在稳定前提下，可以更改控制结构，将正转执行放在最后如果经济允许，制作pcb，具有更好的稳定性，省去复杂的接线思考如何获取更精准的电机控制，达到控制精度要求在电路控制设计部分，我们从零开始学习单片机语言及控制原理，各个芯片的功能和性能，学习使用仿真设计软件proteus和keil，亲手焊接了电路板并测试。虽然结果没有达到我们的理想结果，但是我们从设计制作过程中收获了很多控制知识与经验。感谢老师提出的宝贵意见~