1、CDIO課程設計-欠驅(qū)動仿人形靈巧手指機自05班羅亮、梁傳鑫韓月晨、步明繁、吳遠昊1課程目的設計并制作可夾持雞蛋的機械手具備一定的精度和反饋功能通過團隊合作過程，學習并應用所學專業(yè)知識，從中吸取機電產(chǎn)品的設計過程經(jīng)驗2機械部分3欠驅(qū)動機械手什么是欠驅(qū)動為何選擇欠驅(qū)動如何實現(xiàn)欠驅(qū)動4什么是欠驅(qū)動系統(tǒng)的獨立控制變量個數(shù)小于系統(tǒng)自由度個數(shù)的一類非線性系統(tǒng)。橋式吊車、倒立擺系統(tǒng)都是典型的欠驅(qū)動系統(tǒng)。5為何選擇欠驅(qū)動控制量少每根手指僅需要一個電機結(jié)構(gòu)簡單兩套四連桿結(jié)構(gòu)足矣容錯控制欠驅(qū)動控制算法可以起到容錯控制易于調(diào)試電機少，反饋少6如何實現(xiàn)欠驅(qū)動關鍵：連桿機構(gòu)、彈性元件7尺寸設計指節(jié)尺寸參照人手指連桿尺

2、寸經(jīng)過計算與調(diào)試兩級四連桿機構(gòu)采用相同尺寸8Solidworks建模與仿真Motion仿真9實物圖詳情見實物10機械部分總結(jié)1、接觸并了解了“欠驅(qū)動”，知識得到擴展。2、親自動手加工制作了幾十個小時，動手能力得到提高，經(jīng)驗更豐富。3、機械設計以及加工部分還存在太多缺陷，加工很粗糙。11電控部分12摘要一、功能要求分析二、總體設計思路三、模塊詳解四、電路調(diào)理測試五、問題與優(yōu)化13一、功能要求分析1.1手指動作功能各關節(jié)聯(lián)動完成握拳動作接觸物體表面感應接觸力大小，并根據(jù)力度變化停止握緊動作各關節(jié)聯(lián)動完成松手動作14一、功能要求分析1.2電路控制功能需求握緊電機正轉(zhuǎn)力反饋AD轉(zhuǎn)換松開電機反轉(zhuǎn)15二、

3、總體設計思路針對上述功能需求，我們對電路控制部分兩大功能（電機驅(qū)動和壓電反饋信號處理判斷)，作出了結(jié)構(gòu)框圖16二、總體設計思路控制結(jié)構(gòu)圖開關按鈕：K1 K2 K3壓電反饋信號：temp17三、模塊詳解根據(jù)以上分析，我們將結(jié)構(gòu)分解為一下模塊控制單片機AD轉(zhuǎn)換模塊放大調(diào)理模塊電源模塊電機驅(qū)動模塊開關控制模塊18四、3.1 單片機秉著充分利用手頭資源的原則，我們基于已有的開發(fā)板，選用其搭配的STC90c516rd+的單片機，使用c語言編程。19三、模塊詳解3.2電機與電機驅(qū)動使用要求：低轉(zhuǎn)速、適中扭矩輸出、能保持靜扭矩。對比直流電機、步進電機和伺服電機，我們選擇控制方便、有靜扭矩保持的步進電機。在電

4、子市場對比多家和多型號，我們選擇28BJ-48搭配常用的ULN2003不僅電機驅(qū)動器20三、模塊詳解3.2電機參數(shù)及控制型號28BYJ-48外形尺寸24X19電壓5V相數(shù)4相減速比1:64步距角5.25驅(qū)動方式8拍自定位轉(zhuǎn)矩34.3mN.m21三、模塊詳細3.3壓電信號放大模塊根據(jù)選擇的壓電傳感器，搭配的調(diào)理電路，在proteus中仿真圖及實物圖。22三、模塊詳解3.4 AD轉(zhuǎn)換模塊又放大后的電壓模擬信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到我們需要的力反饋，從而進行判斷。我們選用ADC0804，其讀入輸出穩(wěn)定，有8個IO端口。23三、模塊詳解3.5開關控制模塊開關接通與P0口，是使用P0口沒有上拉電阻，所以默認

5、輸出為低電平，這樣在接通過程直接接高電平，就能得到信號，接線簡單。24三、模塊詳解3.6電源模塊根據(jù)上述的模塊的通電需求，我們設計一下可以輸出+5V、-5V、接地的電源電路7805穩(wěn)壓管輸出+5V、ICL7660反向輸出-5V25四、電路調(diào)理測試4.1基于proteus仿真利用keil軟件編程，對整體電路進行了電路仿真。子程序包括adc的啟動及運行、延時程序、電機正反轉(zhuǎn)。利用proteus仿真，得到的結(jié)果能夠完成電機正轉(zhuǎn)、檢測壓力大小達到臨界值停止旋轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。26四、電路調(diào)理測試 在調(diào)理測試過程中，遇到了許多細節(jié)問題，為了保證穩(wěn)定性，簡化控制方式，將控制框圖簡化如下：27四、電路調(diào)理測試電路調(diào)

6、試中遇到的問題：電路板的焊接點斷路 解決：重新焊接杜邦線接觸不良 解決：更換延時程序?qū)е耡d轉(zhuǎn)換失敗 解決：多次更改電阻短路 解決：重新制作電機振動不旋轉(zhuǎn) 解決：延時及拍數(shù)調(diào)試經(jīng)過多次調(diào)試，我們達到了所需要的效果，能夠通過開關按鍵和壓電傳感器模擬電機完成抓取的過程。28四、電路調(diào)理測試視頻29五、問題與優(yōu)化問題：簡化控制結(jié)構(gòu)后，在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)按鈕使用時，不能沖突，如果沖突會表現(xiàn)電機震動，及正轉(zhuǎn)一圈、反轉(zhuǎn)一圈。整個系統(tǒng)缺少穩(wěn)定性，接線復雜，操作不慎容易出現(xiàn)接觸問題?？刂七^程不夠精細，不能保證電機旋轉(zhuǎn)的精度問題，在檢測或者按下開關后，會有延時，額外運行幾個步距角。30五、問題與優(yōu)化優(yōu)化：在穩(wěn)定前提下，可以更改控制結(jié)構(gòu)，將正轉(zhuǎn)執(zhí)行放在最后如果經(jīng)濟允許，制作pcb，具有更好的穩(wěn)定性，省去復雜的接線思考如何獲取更精準的電機控制，達到控制精度要求31結(jié)束語在電路控制設計部分，我們從零開始學習單片機語言及控制原理，各個芯片的功能和