基于单片机的三关节机器人控制系统的设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着时代的发展和人类科学技术的进步，人们不断地开发更多精密的机械仪器，不断地探索着更广阔浩瀚的空间。这个时候，人们需要一种能够代替人类在恶劣环境下工作的机械系统，将人类从繁重的重复劳动和危险的操作空间中解放出来。因此，各种特型机器人应运而生。而我所做的课题就是其中的一个分支，三关节机器人控制系统的设计通俗来讲就是我们所知的机械臂。它的行为方式和人类灵活的关节十分相似，能够在很多情况下代替人类开展工作，而且人们操作起来也十分得心应手。因此，目前已经在工业领域成为最常见的工业机器人形态之一。

我国在机器人机械设计和控制方式等方面起步比较晚，世界上大部分发达国家都已经开始将关节型的机械臂应用在工业、服务及航天各个领域。虽然我国也已经正式开始将关节型机器人投入到实际工厂中，然而其控制精度和控制方式都不如国外先进。因此，为了能够让中国在机械控制领域在国际上有自己的大国地位，对于关节型机器人控制系统的研究和开发将具有重大的战略意义。

我国工业机器人起步于20世纪70年代初，在国家的支持下，通过了“七五”、“八五”科技攻关，目前已经掌握了机器人的软硬件设计技术和一系列较为基础的控制方法。经过了数十年的发展，九十年代终于得以应用到实际的工业生产中来，开发出了喷漆、点焊、搬运和装配等机器人。然而此时的国外机器人技术已经十分高端，各种机械臂和仿生机械手层出不穷。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容及目标：本课题将要设计并实现一个基于单片机的三关节机器人控制系统，该系统有三个自由度可控制三轴联动，具有正交脉冲编码的捕获能力，每个关节均具有原点信号、限位信号以及驱动报警信号，并且能够与pc机进行通信，能够执行三关节直线和两关节弧线插补运动。

技术方案：本设计分为下位机和上位机，上位机发出控制指令，下位机接收上位机发送来的信息进行相应的运动。

在这里上位机分为电脑端的和手机端的，电脑端利用串口与下位机通信，手机端则用蓝牙与下位机通信。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需三关节机器人控制的常用方法。确定方案，完成开题报告。

第4-5周：完成系统设计的方案。

第6-8周：完成硬件设计并通过调试，开始中英文翻译。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 贺人庆.多关节机器人嵌入式控制系统开发[d].浙江：浙江大学，2015.

[2] 臧庆凯.基于matlab的puma560的机器人运动仿真研究[d].广西：广西工学院计算机工程系，2010.

[3] 马江.六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真[d].北京：北京工业大学.2009.