网络远程控制作业机械手的设计与实现

2 远程控制作业机械手系统的实现  


  
基于web的机械手的远程控制，在高温、水下等恶劣的工作环境下，需要远程控制机械手实行操作。在远程通过浏览器输入操纵数据，通过网络传送给主控机，主控机采用一般的PC机，主控机通过串口把数据发送给下位机，该作业机械手系统中采用89C51单片机作为直接控制计算机。现场通过监控设备把作业机械手的姿态反馈到远程控制机，同时通过传感器采集现场数据返回到控制机。图2为远程控制作业机械手的系统示意图。  

在浏览器端登陆主控机担当的服务器，取得合法身份验证之后，发送数据。主控机收到信息后，通过串口把数据发给直接控制机89C51。  

（一） 单片机系统的硬件组成部分  

（1） 以89C51为微处理器的为核心，扩展RAM6254、锁存器、时钟电路、复位电路等。  
（2） 串口通讯电路：主控机向89C51传送数据时，采用串口通信，常用的串行通信总线接口是美国电气协会EIA制定的RS-232C。鉴于单片机串行口TXD，RXD均为TTL电平，而PC机配置的是RS-232C标准串行接口，在应用时，必须进行电平转换。在作业机械手控制系统中，采用MAX232作为接口转换芯片。  
（3）数模转换电路：通过串口，主控机把机械手的动作指令数据发送给89C51，89C51通过总线把数据发送给D/A转换电路数据端口，在该系统中采用DA0832数模转换芯片来实现。

   
（4） 驱动电路：机械手的作业动力来自液压系统，采用伺服阀来实现对机械手的回路控制，为驱动伺服阀，设计相应的驱动电路  
（5） 模数转换电路：用角度电位计和位移传感器采集机械手的实际操作数据，传感器标定之后，采集的位移量和角度模拟信号要转换数字信号传送给89C51，再向上发送，该系统中采用AD0809模数转换芯片来实现。  

（二） 主控机与单片机软件系统的实现  

（1） 主控机程序  

主控机由PC机担任，用VC++开发操纵界面，通过串口控件MSComm对串口通讯协议进行串口初始化，从后台数据库SQLServer中提出从WEB发送的控制机械手的数据，控制机械手各个关节的执行的角度量，同时等待接收89C51回送回来的数据。软件系统的流程图如图3所示。  



（2） 89C51单片机主程序  

89C51作为直接控制计算机，用C语言来编写主程序，初始化串口，分配内存缓冲区存放接收数据，开中断，等待外部以中断形式进行数据的发送和接收。89C51的主程序流程图如图4所示。  

（3） 89C51中断处理子程序  

中断子程序中首先清除中断标志，然后判断是接收还是发送引起的中断，根据相应的中断源进行处理。89C51中断处理子程序的流程图如图5所示。   

3 结束语  

本文作者创新点在于把89C51单片机与机械手的作业联系起来，通过网络远程通信达到了远程控制机械手实验室的实现，为远程控制作业的研究提供了一个具体的实例参考，目前该系统实现了网上发送数据到主控机，存储在数据库中，需要手工在主控机调动数据来实现对机械手的控制。能够完全脱离人的介入，直接通过网络来控制作业还在进一步的研究中。实验应用和市场证明，在网络现代化的今天和未来，远程通信必将出现在未来的人类生活中，有可观的研究意义和实用价值。