一種微處理器控制自動(dòng)平衡吊具

檢測部分：主要包括傾角和接近傳感器等硬件。其中前者用于獲得吊具的俯仰角和橫滾角并傳送給SP2539的子串口，為下位機(jī)判斷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，計(jì)算移動(dòng)行程提供依據(jù)。后者分為軟件停機(jī)傳感器組和機(jī)械斷電傳感器組，采用雙重制動(dòng)策略，保障吊具在使用過程中平穩(wěn)調(diào)平和安全使用。
控制部分：單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)是控制機(jī)構(gòu)的核心部件，首先接收檢測部分的輸出值，包括吊具的實(shí)時(shí)姿態(tài)、軟件停機(jī)傳感器組狀態(tài)，同時(shí)調(diào)用子程序，處理輸入信號并給出動(dòng)作信號給1、2號變頻器，使x，y向電機(jī)遵循指令進(jìn)行動(dòng)作。最后，單片機(jī)還需要和上位機(jī)設(shè)備進(jìn)行交流，方便操作人員隨時(shí)掌握系統(tǒng)的狀態(tài)。
通信部分：這部分解決單片機(jī)分別與檢測機(jī)構(gòu)、上位機(jī)以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信息傳輸。具體的講，主要是指單片機(jī)與傾角和接近傳感器、上位機(jī)調(diào)平控制指令、1、2號變頻器輸出頻率、角度顯示以及SP2539串口擴(kuò)展系統(tǒng)之間的信息傳輸。
執(zhí)行部分：接收單片機(jī)的輸出信號，并按照上位機(jī)自動(dòng)、手動(dòng)調(diào)平指令調(diào)節(jié)1、2號變頻器輸出，從而驅(qū)動(dòng)x、y向電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，促使主吊點(diǎn)偏移完成調(diào)平工作。無線組件將上位機(jī)和下位機(jī)無縫連接，使得上位機(jī)的控制和數(shù)據(jù)獲取更加實(shí)時(shí)。

3 吊具結(jié)構(gòu)及承重系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3．1 吊環(huán)
考慮吊具自身重量，并考慮起吊過程的沖擊加速度，根據(jù)GB825—88，選擇螺釘GB 825 M36，垂直懸吊2．3t。

3．2 框架
為了足夠的安全裕度，涵蓋考慮最不利情形：一端固支的水平矩形等截面懸臂梁，自由端受重力10 000／2=5000 N；自重加其它零件重量4 000 N偏于安全地視為作用于懸臂梁懸出端。矩形高為100 mm，寬為68 mm；

因此，各種低碳鋼均滿足要求。
3．3 電機(jī)
選用YVP100L2—4變頻電機(jī)，最高轉(zhuǎn)速5 000 rpm，多級可調(diào)。額定功率3 kW，額定扭矩19 Nm。不使用減速機(jī)，螺距為3mm，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為960 rpm時(shí)，每秒鐘吊環(huán)移動(dòng)48 mm。這個(gè)速度可以看做吊具工作時(shí)的最高速度。
電機(jī)功率=吊具上升速度×(重力加速度+上升加速度)×(被吊質(zhì)量+設(shè)備質(zhì)量)／機(jī)械效率=0．05×(9．8+0．1)×(1 000+400)／0．22=3 kW上述式子是關(guān)于吊具徹底歪斜這種最不利情況的，裕度過大。電機(jī)功率選國標(biāo)系列值3 kW。
3．4 螺紋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
螺牙強(qiáng)度能承受(1 000+400)×9．8N的軸向力(吊具徹底歪斜，這是最不利的情況)選用梯形螺紋。因?yàn)榫匦温菁y運(yùn)動(dòng)精度高，成本高。
根據(jù)耐磨性初選中徑，梯形螺紋：

其中，[p]=18MPa，ψ=H／d=2．5，Q=14 000 N，
得到d2=11．5 mm。為了更好的剛度，選d=32 mm，螺距t=3 mm。