基于STC單片機(jī)的機(jī)械手運(yùn)動控制研究

霍海波

（三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 三門峽 472000）

STC單片機(jī)是我國創(chuàng)新研發(fā)領(lǐng)域的偉大成就，STC單片機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用，推進(jìn)了我國電力領(lǐng)域的創(chuàng)新與發(fā)展。在控制研究方面，STC單片機(jī)同樣也占據(jù)著重要的地位，是促進(jìn)其繁榮發(fā)展的重要因素。機(jī)械手運(yùn)動控制的研究，目前還存在一定的缺陷，而加強(qiáng)STC單片機(jī)在機(jī)械手運(yùn)動控制的研究應(yīng)用，是解決問題的關(guān)鍵性舉措。本文主要通過了解STC單片機(jī)以及機(jī)械手運(yùn)動控制的概述，明確STC單片機(jī)的機(jī)械手運(yùn)動控制研究現(xiàn)狀及問題，認(rèn)識到加強(qiáng)STC單片機(jī)的機(jī)械手運(yùn)動控制研究的重要性，以及當(dāng)前STC單片機(jī)的機(jī)械手運(yùn)動控制研究的主要措施。

1 STC單片機(jī)的概述

（1）STC單片機(jī)的含義。STC是中國自己產(chǎn)的一種單片機(jī)，是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機(jī)器周期（1T）的單片機(jī)。STC單片機(jī)是高速/低功耗/抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8倍～ 12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換（250K/S），針對電機(jī)控制，通用I/O口（36個/40個/44個），復(fù)位后為 ：準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口），可設(shè)置成四種模式。針對STC單片機(jī)的認(rèn)識和理解，主要基于其自身獨(dú)特的特點(diǎn)與原理構(gòu)造，這是STC單片機(jī)發(fā)揮自身機(jī)械功能性的關(guān)鍵。在不同的模式代碼下，會對STC單片機(jī)本身的功能發(fā)揮有著很大影響，充分體現(xiàn)了STC單片機(jī)的多樣性。

（2）STC單片機(jī)的特點(diǎn)。STC單片機(jī)是最早期也最典型的產(chǎn)品，低功耗、高性能、采用CHMOS工藝的8位單片機(jī)。它在硬件資源和功能、軟件指令及編程上與Intel 80C3X單片機(jī)完全相同。在應(yīng)用中可直接替換。在STC單片機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造中，包含著獨(dú)特的構(gòu)造編程，會對STC單片機(jī)的數(shù)據(jù)引用以及功能發(fā)揮帶來直接影響。由于STC單片機(jī)自身的編程語言，使其擁有者快捷的編程速度，這也是展示其優(yōu)勢的獨(dú)特之處。目前，STC單片機(jī)的引用與應(yīng)用，已經(jīng)受到眾多領(lǐng)域的追捧與熱潮，逐漸在更多的領(lǐng)域發(fā)揮其價值與長處。STC單片機(jī)為許多嵌入式控制系統(tǒng)提供了靈活、低成本的解決方案。

2 機(jī)械手運(yùn)動控制的概述

（1）機(jī)械手的含義。機(jī)械手是一種能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置。特點(diǎn)是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)械手機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)。通過研究和分析機(jī)械手的構(gòu)造及運(yùn)轉(zhuǎn)方式，可以看出其使用過程中對于人們生活工作的幫助與改善。由于機(jī)械手是基于人體手的模型而展開的設(shè)計，這其中會蘊(yùn)含眾多人手本該有的作用與技能。而機(jī)械不同之處在于，會有固定的程序設(shè)定，依據(jù)特定的機(jī)械程序編程，讓機(jī)械手自身掌握運(yùn)轉(zhuǎn)口令，從而完成規(guī)范操作與要求。

（2）機(jī)械手運(yùn)動控制的內(nèi)容。機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。在完成機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)調(diào)整后，重點(diǎn)對其運(yùn)動控制進(jìn)行調(diào)試與運(yùn)行。機(jī)械手運(yùn)動控制的關(guān)鍵，是使機(jī)械手在設(shè)定程序下，真正意義上實現(xiàn)運(yùn)動控制的目的。這其中不僅包括簡單的運(yùn)動動作，也包括復(fù)雜的復(fù)合動作運(yùn)動。

3 現(xiàn)階段STC單片機(jī)的機(jī)械手運(yùn)動控制研究現(xiàn)狀及問題

（1）運(yùn)動檢修工作不到位，單片機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率不高。STC單片機(jī)自研發(fā)使用以來，自身也存在這不容忽視的弊端與缺陷，這也是現(xiàn)階段加強(qiáng)STC單片機(jī)的機(jī)械手運(yùn)動控制研究的主要原因。當(dāng)前，STC單片機(jī)研究的主要問題是，針對STC單片機(jī)的檢修工作不夠全面。STC單片機(jī)作為機(jī)械設(shè)備中的一部分，眾多運(yùn)轉(zhuǎn)工作都需要設(shè)備結(jié)構(gòu)的連接，而大部分機(jī)械設(shè)備的使用壽命都是有限的，且存在機(jī)械的老化現(xiàn)象。因此，在使用過程中，忽視運(yùn)動控制系統(tǒng)的檢修工作，一方面會影響后續(xù)工作的穩(wěn)步進(jìn)行，另一方面會影響STC單片機(jī)實際使用情況。此外，STC單片機(jī)在現(xiàn)階段的運(yùn)轉(zhuǎn)效率有待提高。STC單片機(jī)是高速/低功耗/抗干擾的新一代8051單片機(jī)，但在運(yùn)行環(huán)節(jié)，應(yīng)時刻關(guān)注單片機(jī)的實際運(yùn)行狀況。

（2）應(yīng)用范圍呈現(xiàn)局限性，無法施展技術(shù)的廣泛性。當(dāng)前，STC單片機(jī)的應(yīng)用范圍已得到了一定的擴(kuò)展，但就其實際發(fā)揮的狀況而言，其應(yīng)用范圍仍舊呈現(xiàn)出局限性。主要適用于工業(yè)范圍領(lǐng)域，在其他領(lǐng)域的研發(fā)使用程度較低，這不利于STC單片機(jī)的創(chuàng)新式發(fā)展進(jìn)步。此外，機(jī)械手運(yùn)動控制研究更加側(cè)重于自動控制原理的應(yīng)用，這也是展現(xiàn)自動化控制原理在機(jī)械手運(yùn)動控制研究中的體現(xiàn)?，F(xiàn)如今，自動化控制已在機(jī)械手運(yùn)動控制的研究中得到實踐，而STC單片機(jī)中加強(qiáng)機(jī)械手運(yùn)動控制研究更是要發(fā)揮技術(shù)的優(yōu)勢，但當(dāng)前由于存在技術(shù)缺陷，使自動化控制技術(shù)無法體現(xiàn)其優(yōu)勢與長處。

4 加強(qiáng)STC單片機(jī)的機(jī)械手運(yùn)動控制研究的重要性

（1）發(fā)揮機(jī)械手的優(yōu)勢，增強(qiáng)技術(shù)的先進(jìn)性。加強(qiáng)STC單片機(jī)的機(jī)械手運(yùn)動控制研究，是在現(xiàn)階段的研究基礎(chǔ)上，對于STC單片機(jī)和機(jī)械手運(yùn)動控制的創(chuàng)新超越。STC單片機(jī)代表著我國在此領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)步，而進(jìn)一步研究發(fā)展STC單片機(jī)的優(yōu)勢特點(diǎn)，已與當(dāng)前我國發(fā)展的眾多領(lǐng)域有著許多的關(guān)聯(lián)。STC單片機(jī)的特點(diǎn)，是其區(qū)別與其他機(jī)械設(shè)備的重要原因。STC單片機(jī)是最早期也最典型的產(chǎn)品，低功耗、高性能的機(jī)械設(shè)備，將其應(yīng)用于機(jī)械手運(yùn)動控制研究中，充分發(fā)揮了STC單片機(jī)的優(yōu)勢，發(fā)揮了機(jī)械手的優(yōu)勢，增強(qiáng)了技術(shù)的先進(jìn)性。

（2）帶動控制技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)新運(yùn)動控制系統(tǒng)。STC單片機(jī)的研究發(fā)展是技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，機(jī)械手運(yùn)動控制是將其運(yùn)動方程與STC單片機(jī)的優(yōu)質(zhì)機(jī)能相結(jié)合。有利于帶動控制技術(shù)的發(fā)展，加快實現(xiàn)機(jī)械手運(yùn)動控制的原理技能。在一程度上，有利于創(chuàng)新運(yùn)動控制系統(tǒng)當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀，為未來的發(fā)展方向指明了道路。通過解讀獨(dú)有的編程語言程序，進(jìn)一步探求STC單片機(jī)的實踐意義。此外，不同模式下的STC單片機(jī)，會產(chǎn)生不同的運(yùn)行狀況。這會對機(jī)械手運(yùn)動控制的研究帶來新的思考。

5 當(dāng)前STC單片機(jī)的機(jī)械手運(yùn)動控制研究的主要措施

（1）加大科學(xué)技術(shù)的投入，創(chuàng)新控制研究理念。當(dāng)前STC單片機(jī)的機(jī)械手運(yùn)動控制研究的首要措施，是加大科學(xué)技術(shù)的投入力度，這是支撐后續(xù)工作的重要基礎(chǔ)。針對當(dāng)前STC單片機(jī)的使用現(xiàn)狀，適時投入科技力量，會為機(jī)械手運(yùn)動控制研究帶來更多研究方向。由于不同模式的STC單片機(jī)有著不同的運(yùn)轉(zhuǎn)原理，這會對機(jī)械手運(yùn)動控制的創(chuàng)新研發(fā)出更多的渠道。此外，創(chuàng)新控制研究理念，細(xì)致研究自動化控制對于機(jī)械手運(yùn)動控制的作用，并結(jié)合兩者的主要內(nèi)容，與STC單片機(jī)的發(fā)展創(chuàng)新相融合。在發(fā)揚(yáng)STC單片機(jī)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，延伸和擴(kuò)展其獨(dú)特的電機(jī)控制。

（2）深化單片機(jī)原理應(yīng)用，引進(jìn)專業(yè)技術(shù)人才。當(dāng)前，STC單片機(jī)原理的應(yīng)用與研究，仍舊停留在較淺顯的層次，進(jìn)行深入的研究是未來STC單片機(jī)的主要方向。對于STC單片機(jī)在機(jī)械手運(yùn)動控制研究，重點(diǎn)是明確STC單片機(jī)的特定原理構(gòu)造，發(fā)揮其特有的電機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)而深化STC單片機(jī)的原理應(yīng)用。另一方面，注重人才培養(yǎng)與專業(yè)團(tuán)隊的建設(shè)。人才的培養(yǎng)，是支撐STC單片機(jī)在機(jī)械手運(yùn)動控制研究的重要基礎(chǔ)，通過組建專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊，明確未來研究方向，采用更為創(chuàng)新高效的研究方法，在當(dāng)前的研究領(lǐng)域中，實現(xiàn)STC單片機(jī)與機(jī)械手運(yùn)動控制研究的騰飛。

6 結(jié)束語

STC單片機(jī)以其獨(dú)有的技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢，在電力等眾多領(lǐng)域都發(fā)揮著不可替代的作用。由于其特有的構(gòu)造理念，充分發(fā)揮了內(nèi)部控制系統(tǒng)的全面性，高效率、高速度的實現(xiàn)自身產(chǎn)品的運(yùn)行能力。對于機(jī)械手運(yùn)動控制的研究，既要確保機(jī)械手自身運(yùn)動的可行性，也要保證運(yùn)動控制系統(tǒng)的合理性，只有將兩者密切結(jié)合，才可真正意義實現(xiàn)STC單片機(jī)在機(jī)械手運(yùn)動控制研究的意義。不同模式下對于數(shù)據(jù)分析的程度有所不同，也就體現(xiàn)了STC單片機(jī)的多樣性，而這對機(jī)械手運(yùn)動控制也有著特殊的意義。機(jī)械手運(yùn)動需在進(jìn)行簡單動作基礎(chǔ)上，完成相應(yīng)的復(fù)合動作，這就要求內(nèi)部控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置需貼合實際，一切以實際為主。此外，在研究過程中，注重參數(shù)方程的刪改，程序設(shè)置的合理，以及設(shè)備使用的檢修狀況。通過組建專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊，攻克更為艱難的技術(shù)環(huán)節(jié)，對于核心環(huán)節(jié)，要加大科技的投入力度，從方方面面推進(jìn)STC單片機(jī)在機(jī)械手運(yùn)動控制的研究。