摘 要

从上古时代开始，人类的历史与工具的关系变得密不可分，可以说工具的进步促进了人类文明的进步。到现代社会，工件的加工朝着高精密度、无人化、低损耗方向发展，由此人们发明出了多自由度加工平台以满足日益增长的需要。自运动平台的出现，运动平台的运动方式一直在发展。由早期的单轴方向上的运动到后来的三轴四轴五轴六轴运动平台运动，运动平台的运动精度以及运动工艺一直在不断的发展。本次毕业设计着重研究的是高精度的三轴运动平台的设计及控制。

多轴运动平台的应用很广泛，可以用于机械工业上的加工零件，可以用于医学对病人或者是需要研究的对象进行精密的移动等等，这对于人们细微观察研究对象有着极其重要的作用。多轴运动平台的出现大大提高了人们认知这个世界的水平，对人类观察细微世界提供了一个良好的平台，同时创造了巨大的效益。

本次毕业设计设计出一款高精度三轴运动平台，主要从设计和控制方面进行设计。本文先从多自由度运动平台的发展概况入手；其次介绍了一款加工平台的工作过程，指出了这种加工平台的不足之处及其改进方法；然后依据大学期间所学知识，参考相关资料或书籍并自己设计出一款高精度三轴运动平台；我们选取了恰当的参数，对平台的机械部分进行了设计，选取了合适的电路控制部分，最后使用Solidworks对平台的装配和部分工件进行仿真。

关键词：高精度 三轴运动平台 运动学 单片机 仿真

Design and control of high precision triaxial motion platform（7 kg load）

Abstract

Since the Stone Age, the progress of human civilization and the development of tools put off each other. We often say that the development of tools promotes the progress of human civilization.To modern society, the processing way of workpiece moves towards high precision, fast, low loss direction. Therefore, people have invented a multi-degree of freedom processing platform to meet the growing needs.From the early movement in the uniaxial direction to the later movement in the three-axis, four-axis, five-axis and six-axis movement of the platform, the motion precision and the motion technology of the platform have been constantly developing.This graduation project focuses on the design and control of a high-precision three-axis motion platform.

Multi-axis movement platform is widely used, which can be used for machining parts in the mechanical industry, precise movement of patients or objects to be studied in medicine, etc., it is important for people to observe in researching objects.The emergence of multi-axis movement platform has greatly improved people's understanding of the world, provided a good platform for people to observe the subtle world, and created huge benefits.

This graduation project designed a high precision three axis movement platform, mainly from the design and control aspects of the design.Then according to the knowledge learned in college, reference relevant materials or books and design a high-precision three-axis movement platform;We selected appropriate parameters, designed the mechanical part of the platform, selected the appropriate circuit control part, and finally used solidworks to simulate the assembly of the platform and part of the workpiece.

Keywords:high precision;Three axis moving platform;kinematics;singlechip;

simulation

目录

第一章 绪论 1

1.1、课题研究的背景： 1

1.2、一种运动平台的工作方式、缺点及其改进： 1

1.3、课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 4

第一章 三维运动平台总体设计方案 4

2.1、三轴运动平台运动方式的确定及驱动系统的选择 4

2.2、机械部分传递方式 5

2.3、计算机系统的选择 5

第二章 三维运动平台进给驱动系统机械部分设计计算 5

3.1、设计要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等） 5

3.2、三个方向的滚珠丝杠螺母副的计算与选型 6

3.3、滚动导轨的计算与选择 14

3.4、步进电机的计算与选择 16

第四章 微机系统硬件部分选型及电路设计 19

4.1、计算机系统 19

4.2.1、MCS—51系列单片机简介 20

4.2.2、80C51单片机的寻址方式及主要指令简介 21

4.3、存储器扩展电路设计 22

成本估算 29

总结与展望 30

参考文献 31

致谢 33

第一章 绪论

1.1、课题研究的背景

人类区别于动物的一大特点就是人会使用工具，早在石器时代，现代人类的先祖就开始自己制作石器来为自己谋取更多的猎物。随着人类文明的进步，使用的工具也在不断的发展。从一开始的简单的小木棒，再到后来石器时代所使用的石器，人们步入文明4社会后又出现了青铜器、铁器，再到现代社会的各种高精度器件，每一次生产工具的变革都会给人类社会带来巨大的进步。因此在现代社会谁掌握了高精度的生产方法谁就会站在这个工业化时代的前列。为应对这些变革各个国家都采取了应对措施，例如德国提出的“工业2.0”、我们国家提出的“中国制造2025”等等。自运动平台的出现，运动平台的运动方式一直在发展。由早期的单轴方向上的运动到后来的三轴四轴五轴六轴运动平台运动，运动平台的运动精度以及运动工艺一直在不断的发展。本次毕业设计着重研究的是高精度的三轴运动平台的设计及控制。

1.2、一种运动平台的工作方式、缺点及其改进

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