摘 要

20世纪中期，自动化与计算机技术飞速发展，机器人技术得到进步与发展。工业机器人开始大量出现在人们的视野中。工业机器人以其多功能、高效率和长工作时间等优点得到了广泛应用。机器人能自动控制，且发展越来越智能化和网络化。尤其在欧美等发达国家，工业机器人占据了大量市场，我国也在近几年内对工业机器人的需求呈现井喷式增长。但随之而来也产生了一系列的问题，工业机器人现场事故的发生概率也大大的增加。国内外由于工业机器人造成的人员误伤事故也在大大增加，这是需要我们亟待解决的事情。为了防止这类事故的发生，决定设计一款工业冲压机器人安全距离检测系统。

主要步骤有：

（1）这一系统需要用到测距传感器，经过考虑研究，超声波传感器性能好、价格较低、检测方便迅速，能做到实时监控，能满足我们的设计需求，所以选用超声波传感器。 （2）本次检测以超声波检测为目的。以单片机最小系统为核心，设计超声波测距模块、电源模块、电路显示模块、声光报警和机器模拟运行停止模块。通过硬件绘制原理图。

（3）使用Keil软件编写程序，将程序写入单片机，调试实现报警和机器停止运行的功能

关键词： 工业机器人 ；单片机 ；测距 ；安全问题

ABSTRACT

The middle of the 20th century, automation and computer technology rapid development, the robot technology get progress and development. Industrial robot began to appear in people's field of vision. Industrial robot, with its advantages of multi-function, high efficiency and long working time has been widely applied. Robots can control themselves, and development is more and more intelligent and networked. Especially in Europe and the United States and other developed countries, industrial robot occupied a large market. In recent years the demand for industrial robots also presents the blowout growth in our country. But these also produced a series of problem, industrial robot on-site accident probability is greatly increased. Due to industrial robots at home and abroad are also greatly increase the staff friendly fire accident, it is need to be solved at once. In order to prevent such accidents, I decided to design a stamping industrial robot safety distance detection system.

The mail steps:

(1)This system requires distance sensor. After considering research, ultrasonic sensor performance is good, because price is low and it is convenient and quick, meanwhile it can achieve real-time monitoring and meet our design requirements, so we use ultrasonic sensors.

(2)The test for the purpose is ultrasonic testing. we design ultrasonic ranging module, power supply module, display module circuit, sound and light alarm and stop machine simulation run module by using single chip microcomputer minimum system as the core. We draw schematic diagram through hardware.

(3) I use Keil software program, the program is written to the single chip microcomputer, debugging, we can realize the function of alarm and the machine stopped running

Keywords: industrial robots; Single chip microcomputer; Range; Security issues

目 录

第一章 绪论 3

1.1本设计的研究目的及意义 3

1.2国内外研究现状 3

1.2.1 国内研究现状 3

1.2.2 国外研究现状 4

1.3 课题研究目标及内容 4

第2章 总体方案设计 5

2.1 总体设计要求 5

2.2方案设计 5

2.2．1单片机模块的选择 5

2.2．2超声波模块的选择 5

第3章 系统硬件电路设计 7

3.1 总电路的设计概述 7

3.2 单片机最小系统电路 7

3.2.1 单片机介绍 7

3.2.2 单片机最小系统 10

3.3 超声波测距模块 10

3.3.1 超声波测距的原理 10

3.3.2 HC-SR04模块 11

3.4显示模块的设计 12

3.4.1显示模块的选择 12

3.4.2 液晶引脚的说明 12

3.5 声光报警模块和仿真停止模块的设计 14

3.5.1声光报警电路 14

3.5.2 仿真停止模块 15

3.6 按键模块 15

第4章 软件设计 17

4.1开发语言及开发环境 17

4.2程序流程图 17

4.2.1总流程图 17

4.2.2 1602液晶程序流程图设计 19

4.2.3 超声波模块HC-SR04程序流程图设计 22

第5章 电路设计与误差分析 25

第6章 总结和展望 26

致 谢 27

参考文献 28

附录一 器材 29

附录二 原理图 31

附录三 PCB图 32

附录4 程序 33

第一章 绪论

1.1本设计的研究目的及意义

机器人产业必定是未来的一大主流产业，于此同时的安全问题也需要我们好好关注。近年来因为工业机器人造成安全事故也不乏少数。事故虽然发生但并不能就此停止工业机器人的运用，这会大大降低生产效率。所以工业机器人安全问题是树立在我们眼前的大问题，解决这一问题对我们和社会都会有极大的帮助。据《金融时报》报道，2015年7月1日，在大众汽车德国卡塞尔工厂中，一名工作人员在调试固定机器人时受到撞击，被机器人重压在金属板上不幸身亡^[1]。虽然事故初步断定是人为操作失误造成，并非机器人的问题，但人工智能的安全问题依然成为了舆论热议。解决机器人的安全问题也摆在了台面之上。我们需要从多个方面解决。设置一个安全的距离和控制可以使这些危害尽可能的减小。对社会发展和人本身都是有益的。如何设置一个优良的测距报警装置对这个实际运用会有很大的帮助。

1.2国内外研究现状