摘要：随着中国市场经济的发展，劳动力成本不断增加，机器人代替人工生产成了必然趋势。但市面上的机器人价格普遍较高，给工厂及企业的转型晋级增加了困难。

本课题针对上述问题，提出一种低成本、高效率、可在大范围内作业的码垛机器人系统设计。该系统位于自动化传送带的最终执行端，整个系统分为支撑和运动两部分。支撑部分用来联接传送带并确定码垛工作高度；运动部分用来吸取传送带末端的零件并按照预先设定好的堆垛形状，由左向右由，由下而上依次放置。该系统以STM32F103ZET6为控制核心，利用定时器的输出比较模式产生频率及数量都可调节的脉冲波形，通过驱动步进电机进行旋转并转换为滑块的准确位移。XYZ三轴的极限位置检测与原点回归是由光电限位开关判定完成的。本文堆垛过程中加入了梯形加减速算法，用于提高定位移动的快速性和稳定性。

经调试系统工作正常，能按照要求顺利完成零件的堆垛工作，该系统设计成本低、堆垛效率较高，具有一定应用的前景。

关键词：STM32 三维平台 步进电机 码垛机器人  脉冲控制

目录

摘要

Abstract

1. 绪论-1

1.1研究背景与意义-1

1.2国内外现状-1

1.3课题研究的主要内容-2

1.3.1研究内容-2

1.3.2论文章节安排-2

2. 码垛机器人系统的方案设计-3

2.1码垛机器人介绍-3

2.2码垛机器人系统设计-3

2.3运动部分设计-4

2.3.1运动系统设计-4

2.3.2驱动系统设计-5

2.4传感器检测设计-7

2.5控制器部分设计-7

2.6运动控制方案设计-8

2.6.1控制方式的设计-8

2.6.2控制算法的设计-8

2.7梯形加减速-9

2.7.1原理分析-10

2.7.2速度公式与步进脉冲-11

2.8系统供电方案设计-13

2.9本章小结-15

3. 码垛机器人硬件设计-16

3.1机械结构设计-16

3.1.1运动结构部分-16

3.1.2支撑结构部分-17

3.2系统电源的硬件设计-17

3.2.1步进电机驱动器的24V供电-17

3.2.2单片机的5V与3.3V供电-19

3.3步进电机驱动部分设计-20

3.3.1步进电机与驱动器的接线-20

3.3.2驱动器与控制器的接线-21

3.4传感器电路设计-22

3.5按键电路的设计-24

3.6真空泵控制电路设计-24

3.7本章小结-25

4. 码垛机器人软件设计-26

4.1电机驱动程序的设计-26

4.1.1 STM32输出比较模式-26

4.1.2输出比较程序实现-27

4.2梯形加减速的程序设计-29

4.2.1加减速程序实现-29

4.2.2比较中断处理程序-31

4.2.3定位移动程序设计-34

4.3极限检测与原点回归程序的设计-35

4.3.1外部中断程序的配置-35

4.3.2外部中断处理函数-36

4.3.3原点回归程序的设计-36

4.4堆垛程序设计-37

4.4.1绝对位置移动-37

4.4.2码垛程序设计-38

4.5本章小结-40

5. 码垛机器人系统调试-41

5.1码垛机器人实物-41

5.1.1码垛结构实物图-41

5.1.2控制面板实物图-41

5.2 STM32输出比较脉冲测试-42

5.2.1固定个数脉冲输出-42

5.2.2加减速输出程序测试-43

5.3码垛程序运行测试-44

5.3.1原点回归测试-44

5.3.2三轴运动测试-45

5.4堆垛作业测试-45

5.5本章小结-47

6.总结-48

参考文献-49

附录-50

附录一 外部接线图-50

附录二 电路原理图-51

附录三 小型真空泵实物图-52

附录四 系统主程序-53

致谢-54