直角坐标机器人结构设计

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多系列单轴机械手&直角坐标机器人结构手册【至工机电201206】

◆绝对定位精度在通过坐标值指定的任意定位点上进行定位时，坐标值与实际测量值的差值。
◆可搬运重量驱动轴的滑块/ 拉杆能够移动的物品重量。 ◆零点这是一个机械臂上的物理位置点，是驱动轴动作的基准点。驱动轴是以距零点多少个脉冲计数的方式，记忆所有的移动位置。
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多系列单轴机械手结构手册
多系列单轴机械手
结构手册
厦门至工机电有限公司 2012 年 6 月
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多系列单轴机械手结构手册
目录
一、用语说明..........................................................................................3
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多系列单轴机械手结构手册
四、产品详细技术数据：
（一）. SR48 导轨丝杠驱动型机械臂： 1. SR48 尺寸图表：
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多系列单轴机械手结构手册
有效行程(mm)
L
D
100
225
30
150
275
25
200
325
20
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75
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70
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多系列单轴机械手结构手册
10. 垂直负载保护：在垂直使用时，须充分考虑在电源中断情况下负载的突然滑落所造成的潜在危险，因此选用电机时，须考虑掉电刹车保护装置。在垂直使用时，需要考虑自重对驱动力矩的影响。 11. 维护保养：需要保养的配件包括滚珠丝杠、线性导轨及其相关配件。每三个月或 100 公里的行走距离后，请检查有无污垢或碎屑在系统内，并且对滚珠丝杠和线性导轨添加润滑剂也是必须的。此外，如果润滑剂变得肮脏后，请及时更换润滑剂。

直角坐标系袋装码垛机器人的结构设计

直角坐标系袋装码垛机器人是用于自动化堆叠袋装物料的设备，结构设计需要考虑到机器人的稳定性、精度和工作效率。

以下是直角坐标系袋装码垛机器人的结构设计要点：
1. 机械结构设计：
-框架结构：设计强度足够、刚性好的框架结构，确保机器人整体稳定性。

-运动系统：采用直线导轨、滑块等结构，确保机器人在直角坐标系内平稳移动。

-夹持装置：设计合适的夹持装置，能够准确抓取和放置袋装物料。

-升降系统：考虑到堆垛高度的需求，设计相应的升降系统，确保机器人可以完成不同高度的码垛任务。

2. 控制系统设计：
-选用适合的控制系统，如PLC 控制系统或者工控机控制系统，确保机器人可以按照预定程序准确执行任务。

-配备传感器：安装传感器监测袋装物料的位置和姿态，保证夹持装置的准确夹持和放置。

3. 视觉系统设计：
-配备视觉系统，用于实时监测袋装物料的位置和形态，提高机
器人的定位精度。

-可以考虑使用摄像头、激光传感器等设备，辅助机器人完成自动码垛任务。

4. 安全设计：
-设计安全防护装置，确保机器人在工作过程中不会对操作人员造成伤害。

-配备紧急停止按钮和安全感知器，及时停止机器人的运行以避免意外发生。

5. 系统集成设计：
-将上述各部分结构有机地集成在一起，确保机器人可以稳定、高效地完成袋装码垛任务。

综上所述，直角坐标系袋装码垛机器人的结构设计需要综合考虑机械结构、控制系统、视觉系统、安全设计和系统集成等多个方面，以实现高效、稳定的袋装物料自动化码垛功能。

直角坐标式机械手图片

直角坐标式机械手直角坐标式机械手是一种常见的工业机械设备，它能够通过控制器的指令来完成各种精密的操作。

直角坐标式机械手由机械臂、控制系统和末端执行器组成，可以进行多轴运动，并具备重复性高、精度高等优势。

1. 机械臂直角坐标式机械手的核心部分是机械臂，它由多个关节连接而成，每个关节都可以进行独立的旋转运动。

机械臂通常采用铝合金材质，具有良好的刚性和稳定性，可以承受较大的负载。

通过控制各个关节的运动，机械臂能够在三维空间内完成复杂的任务。

2. 控制系统直角坐标式机械手的运动控制由控制系统完成。

控制系统由硬件和软件两部分组成。

硬件部分包括控制器、传感器、编码器等设备，用于实时采集和反馈机械手的位置、速度和力信息。

软件部分则负责实现运动规划、轨迹控制等功能。

通过精确的运动控制，机械手可以完成精细的操纵任务。

3. 末端执行器直角坐标式机械手的末端执行器是实现机械手与工作对象之间物理交互的装置。

根据不同的应用需求，末端执行器可以是夹具、吸盘、钳子等。

末端执行器通常通过机械接口与机械臂连接，并通过机械臂的精确控制来完成对工作对象的抓取、放置、组装等操作。

4. 工作原理直角坐标式机械手的工作原理是将二维坐标转换为机械手运动的信号。

在工作前，需要先进行坐标系的设定。

通常，直角坐标式机械手采用笛卡尔坐标系，将机械手的起始位置作为原点，并按照三个轴线分别定义x、y、z方向的正负。

机械手在执行任务时，通过控制器发送指令，控制各个关节的旋转速度和角度。

控制器接收到指令后，会根据预先设定的轨迹规划算法计算出每个关节应该达到的位置和速度，然后通过控制信号发送给驱动器，驱动器控制关节电机的运动。

在运动过程中，传感器实时采集机械手的位置、速度和力信息，并反馈给控制系统。

控制系统根据实际反馈信息对机械手的运动进行实时调整，以确保机械手能够精确地达到目标位置。

5. 应用领域直角坐标式机械手广泛应用于各个领域的自动化生产线上，如电子制造、汽车制造、食品加工等。

搬运机器人结构设计与分析设计说明

搬运机器人结构设计与分析摘要在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。

工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。

目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作。

本课题主要对搬运机器人的机械部分展开讨论，对原有的机械结构提出了新的改进方法，并把现在的新技术应用到本课题中，从而使得搬运机器人更加适用于现在的工业工作环境。

通过详细了解搬运机器人在工业上的应用现状，提出了具体的搬运机器人设计要求，并根据搬运机器人各部分的设计原则，进行了系统总体方案设计以及包括：机器人的手部、腕部、臂部、腰部在的机械结构设计。

此搬运机器人的驱动源来自液压系统，执行元件包括：柱塞式液压缸、摆动液压缸、伸缩式液压缸等。

通过液压缸的运动来实现搬运机器人的各关节运动，进而实现搬运机器人的实际作业。

关键词：搬运机器人；液压系统；机械结构设计；操作AbstractIn the modern large-scale manufacturing industry,enterprises to improve productivity, and,guarantee product quality, as an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. Industrial robot technology standards and application level, to a certain extent, reflect a level of national industrial automation. Currently, Industrial robot mainly tasked with welding, spraying, handling and stacking, repetitive and intensity of significant work.The subject of the main part of the handling of their machinery discussions, and on the original mechanical structure proposed for the new improved method, which makes the handling robot is more applicable to the present industrial working environment.Through a detailed understanding of the robot in the industrial application,to propose specific handling robot design requirements,and according to the robot design principles of various parts, for the system as well as including:the robot's hand, wrist, arm, waist, the design of mechanical structures.The transfer robot driven by the source from the hydraulic system, and the implementation of components including:plunger hydraulic cylinders, hydraulic cylinders, swing, telescopic hydraulic cylinders, etc.Through the hydraulic cylinder movements to implement the joint transport robot motion,And realize the operational handling robot.Keywords：Transfer robot；Hydraulic System；Mechanical Design；Operating第1章总论1.1 概述搬运机器人在实际的工作中就是一个机械手，机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。

本科机械手毕业设计论文

1 绪论1.1 选题背景机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。

近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。

机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。

目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。

把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强[1]。

当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。

而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。

因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。

1.2 设计目的本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的数控机床上下料机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。

本机械手主要与数控车床（数控铣床，加工中心等）组合最终形成生产线，实现加工过程（上料、加工、下料）的自动化、无人化。

目前，我国的制造业正在迅速发展，越来越多的资金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。

本设计能够应用到加工工厂车间，满足数控机床以及加工中心的加工过程安装、卸载加工工件的要求，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力。

直角坐标机械臂动力学数学模型

直角坐标机械臂是一种常见的工业机器人，它由直角坐标系的三个直线轴组成，分别沿着X、Y和Z轴移动。

在工业自动化生产线上，直角坐标机械臂通常用于搬运、装配、喷涂等操作。

在设计直角坐标机械臂时，动力学数学模型是非常重要的。

动力学数学模型可以描述机械臂系统随时间变化的运动规律，是控制机械臂运动的基础。

接下来，将分为以下几个方面来讨论直角坐标机械臂动力学数学模型。

1. 直角坐标机械臂的运动学模型直角坐标机械臂的运动学模型描述了机械臂末端执行器的位置和姿态随时间的变化规律。

通常可以用欧拉角、四元数或变换矩阵来描述机械臂的姿态，而位置可以用直角坐标系的三个坐标来描述。

2. 直角坐标机械臂的动力学模型直角坐标机械臂的动力学模型描述了机械臂系统在受到外界力和力矩作用下，随时间变化的运动规律。

动力学模型可以通过牛顿-欧拉方程或拉格朗日方程来建立。

3. 直角坐标机械臂的质量分布直角坐标机械臂的质量分布对其动力学模型有着重要的影响。

质量分布不均匀会导致机械臂在运动过程中产生惯性力和惯性矩，从而影响机械臂系统的动力学性能。

4. 直角坐标机械臂的关节驱动器模型直角坐标机械臂的关节驱动器模型描述了机械臂关节的驱动器特性，如关节驱动器的转矩-角度关系、转速-角速度关系等。

这对于控制机械臂的运动过程具有重要的指导意义。

5. 直角坐标机械臂的控制策略基于动力学数学模型建立合理的控制策略是保证直角坐标机械臂高效稳定运行的关键。

常见的控制策略包括PID控制、自适应控制、模糊控制等，这些控制策略可以根据机械臂的动力学数学模型来优化设计。

直角坐标机械臂的动力学数学模型是机械臂设计与控制的基础和关键。

建立准确的动力学数学模型可以为机械臂的优化设计、控制策略的制定提供可靠的依据，从而有效提高机械臂系统的运动性能和工作效率。

希望未来能够有更多的研究者投入到直角坐标机械臂动力学数学模型的研究中，促进机械臂技术的不断发展与进步。

直角坐标机械臂是一种工业机器人，广泛应用于工业自动化生产线，能够完成搬运、装配、喷涂等操作。

直角坐标机器人的结构工作原理实现方法

直角坐标机器人的结构工作原理实现方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：直角坐标机器人是一种常见的工业机器人，其结构简单且精准，能够在工厂生产线上完成各种复杂的任务。

本文将对直角坐标机器人的结构、工作原理和实现方法进行详细介绍。

一、直角坐标机器人的结构直角坐标机器人通常由三个坐标轴组成，分别是X轴、Y轴和Z轴。

X轴和Y轴垂直于Z轴，可以实现在水平和垂直方向的移动。

Z轴垂直于工作平面，可以实现上下移动。

通过这三个轴的组合运动，直角坐标机器人可以实现在三个方向上的移动和定位，从而完成各种工作任务。

直角坐标机器人的结构一般包括机身、工作台、传动系统、控制系统等部分。

机身是机器人的主体部分，其中包含了X轴、Y轴和Z轴以及它们的传动部件。

工作台用于支撑和夹持工件，传动系统则负责驱动各个轴的运动。

控制系统则是整个机器人的大脑，用来控制机器人的运动和完成各种任务。

直角坐标机器人的工作原理可以简单描述为：控制各个轴的运动，实现对工件的定位和加工。

具体来说，当机器人接收到指令时，控制系统会根据指令计算出各个轴需要移动的距离和速度，然后通过传动系统驱动各个轴的运动，使工件完成预定的加工任务。

在工作过程中，直角坐标机器人通常需要通过传感器获取工件的位置和状态信息，然后根据这些信息来调整机器人的运动轨迹和速度，以确保工件能够按照要求进行加工。

控制系统还可以实现机器人的自动化运行，提高生产效率和质量。

直角坐标机器人的实现方法主要包括结构设计、传动系统设计和控制系统设计三个方面。

首先是结构设计，需要根据具体的工作任务和空间要求来设计机器人的结构，确定各个轴的长度、间距和运动方式。

接着是传动系统设计，需要选择适合的传动方式和传动部件，确保机器人能够在高速、高精度下稳定运行。

最后是控制系统设计，需要选择合适的控制器和编程语言，编写程序实现机器人的运动控制和任务执行。

直角坐标机器人是一种灵活、高效的工业机器人，可以广泛应用于各种生产场景中。

多自由度直角坐标型码垛机器人结构毕业设计说明书

多自由度直角坐标型码垛机器人本体结构设计Body structure design of rectangular coordinate palletizing robot with the multi-degree freedom学生姓名学号所在学院班级所在专业机械设计制造及其自动化申请学位学士指导教师职称副指导教师职称答辩时间目录设计总说明 (I)INTRODUCTION ........................................................................................................................ I II 1 绪论 (1)1.1 码垛机器人的发展状况 (1)1.2 研究目的及意义 (1)2 课题内容及要求 (2)2．1 研究目标、内容及拟解决的关键问题 (2)2.2 参数要求 (3)3 总体机构设计 (4)3.1 机械抓手设计 (7)3.1.1 方案选择 (7)3.1.2 力学分析 (9)3.1.3 气缸选择 (11)3.2 丝杆螺母副的计算与选型 (11)3.2.1 Z轴滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (11)3.2.2 x轴和y轴滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (14)3.3 各轴驱动电机选型 (16)3.3.1 Z旋转轴电机的选择 (16)3.3.2 Z轴步进电机的计算与选型 (19)3.3.3 x轴和y轴步进电机的选用 (21)3.4 直线滚动导轨副的计算与选型 (22)3.5 轴承的选用 (24)3.5.1 Z旋转轴轴承的选用 (24)3.5.2 Z轴滚珠丝杠下端单向推力球轴承的计算与选型 (25)3.5.3 其他轴承的选用 (26)3.6 锥齿轮传动的计算与选型 (27)4 总体支架的受力分析 (31)总结 (35)鸣谢 (36)参考文献 (37)设计总说明直角型码垛机器人是工业机器人的一种，通过对它的数控编程，它能实现可以在XYZ三维坐标系中任意一点的移动和遵循可控的运动轨迹。

直角坐标型机器人机械结构与控制系统的设计

根据瓷砖包装生产线的具体码垛要求，设计了新型的４自由度的直角坐标机器人。该机器人的码垛距离长且承载能力较大，能够满足其作业要求。该机器人以ＰＬＣ作为控制系统的核心，配有触摸屏和其他辅助模块。该控制系统能够实现对机器人的精确控制要求，并且该控制系统的编程简单，拥有较好的可扩展性和维护性。另外，该机器人的性价比较高，适合工业现场应用。
（山东理工大学机械工程学院，淄博２５５０４９）摘要：根据瓷砖包装生产线的现场作业要求，设计了４自由度的直角坐标型机器人。该机器人的抓手
能够实现在三维空间的移动以及在水平面内的转动。与普通的码垛机器人相比，该机器人的
运动空间广，承载能力强，能够满足瓷砖包装生产线的作业要求。机器人的控制系统以ＰＬＣ为核心，以触摸屏为人机交互界面，并配备其他辅助模块，能够满足机器人的控制要求。由于该机器人具有稳定性高、可靠性强、编程简单方便及性价比高等优点，因此非常适合工业现场应用。
１－２机器人整体结构设计
当确定机器人的直线运动单元后，对机器人的整体结构进行设计。机器人的整体结构几何模型如图１所示。机器人的驱动系统为４个伺服电动机，伺服电动机的控制精度较高，能够实现对机器人的精确控制口】。机器人在作业过程中首先接收到物料传递的信号，然后ＰＬＣ控制抓手夹紧物料；然后Ｚ轴电机通过齿轮齿条副带动抓手向上移动；到达一定位置后，ｘ轴和Ｙ轴电机在水平面内做直线插补运动；当抓手到达跺盘的正上方后，ｚ轴电机反向转动，带动抓手向下运动；当将物料放入跺盘后，抓手释放物料，完成对物料的码垛作业。

机器人结构设计

总体设计的步骤
*
2、技术设计
(1)机器人基本参数的确定。臂力、工作节拍、工作范围、运动速度及定位精度等。举例：定位精度的确定机器人或机械手的定位精度是根据使用要求确定的，而机器人或机械手本身所能达到的定位精度取决于定位方式、运动速度、控制方式、臂部刚性、驱动方式、缓冲方式等。工艺过程的不同，对机器人或机械手重复定位精度的要求也不同，不同工艺过程所要求的定位精度如下：金属切削机床上下料：±(0.05-1.00) mm 冲床上下料：±1 mm 模锻： ±(0.1-2.0) mm 点焊： ±1 mm 装配、测量： ±(0.01-0.50) mm 喷涂： ±3 mm 当机器人或机械手本身所能达到的定位精度有困难时，可采用辅助工夹具协助定位的办法，即机器人实现粗定位、工夹具实现精定位。
传动方式选择（1）选择驱动源和传动装置与关节部件的连接、驱动方式（2）工业机器人的传动形式
传动形式
特征
优点
缺点
直接连结传动
直接装在关节上
结构紧凑
需考虑电机自重，转动惯量大，能耗大
远距离连结传动经远距离传动置与关节相连不需考虑电机自重，平衡性良好
额外的间隙和柔性，结构庞大，能耗大
间接传动
减速比远>1的传动装置与关节相连
3.模块化工业机器人所存在的问题 (1)模块化工业机器人整个机械系统的刚度比较差。因为模块之间的结合是可方便拆卸的，尽管在设计上已经注意到了标准机械接口的高精度要求，但实际制造仍会存在误差，所以与整体结构相比刚度相对地差些。 (2)因为有许多机械接口及其它连接附件，所以模块化工业机器人的整体重量有可能增加。 (3)虽然功能模块的形式有多种多样，但是尚未真正做到根据作业对象就可以合理进行模块化分析和设计。

工业机器人第四章-工业机器人结构设计

优点
缺点
直接连结传动
直接装在关节上
结构紧凑
需考虑电机自重，转动惯量大，能耗大
远距离连结传动
经远距离传动装置与关节相连
不需考虑电机自重，平衡性良好
额外的间隙和柔性，结构庞大，能耗大
间接传动
经速比远>1的传动装置与关节相连
经济、对载荷变化不敏感、便于制动设计、方便一些运动转换
传动精度低、结构不紧凑、引入误差，降低可靠性
直接驱动
不经中间关节或经速比=1的传动装置与关节相连
传动精度高，振动小，传动损耗小，可靠性高，响应快
控制系统设计困难，对传感元件要求高，成本高
一工业机器人总体设计
模块化结构设计模块化工业机器人由一些标准化、系列化的模块件通过具有特殊功能的结合部用积木拼搭方式组成的工业机器人系统。模块化工业机器人的特点经济性灵活性存在的问题刚度比较差整体重量偏重模块针对性待提高
谐波齿轮传动是靠柔性齿轮（柔轮）所产生的可控弹性变形来实现传递运动和动力的。它的基本构件有：柔轮、波发生器和刚轮。三个构件中可任意固定一个，其余两个一为主动、一为从动，可实现减速或增速（固定传动比），也可变换成两个输入，一个输出，组成差动传动。
当刚轮固定，波发生器为主动，柔轮为从动时，柔轮在椭圆凸轮作用下产生变形，在波发生器长轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿完全啮合；在短轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿完全脱开；在波发生器长轴与短轴区间，柔轮轮齿与刚轮轮齿有的处于半啮合状态，称为啮入；有的则逐渐退出啮合处于半脱开状态，称为啮出。由于波发生器的连续转动，使得啮入、完全啮合、啮出、完全脱开这四种情况依次变化，循环不已。由于柔轮比刚轮的齿数少2 ，所以当波发生器转动一周时，柔轮向相反方向转过两个齿的角度，从而实现了大的减速比。

工业机器人应用4—装配

10.1.1 装配机器人的分配
并联关节型装配机器人也叫拳头机器人、蜘蛛机器人或Delta机器人，可以安装在任意倾斜角度上。并联机器人就像一个倒挂的有三个脚的蜘蛛，其设计初衷是运用于轻型负载的取放作业，它的其他用途包括3D打印、手术和装配操作。它是一种高速、轻载的并联机器人，有三组平行的手臂和线性驱动器，当对驱动器施加作用力时，末端执行器会在X、Y和Z轴上移动但是不会出现旋转。与机械臂不同，它可以在工作空间内进行360度的圆形移动。一般通过示教编程或视觉系统捕捉目标物体，由三个并联的伺服轴确定爪具中心（TCP ）的空间位置，实现目标物体的运输、加工等操作。如图10-4所示为并联关节型装配机器人。
10.1.2 装配机器人的功能
并联关节型装配机器人是一种由移动副或转动副驱动（由连杆或铰链相对运动驱动）的并联机器人，具有小巧高效、安装方便、精准灵敏等优点，在电子、轻工、食品与医药等行业中得到了广泛的应用。该类型机器人是典型的空间三自由度并联机构，其主要具有如下特性： 1.并行三自由度机械臂结构，整体结构精密、紧凑，重复定位精度高。 2.并联机构使其可以实现快速、敏捷动作，并且减少了非累积定位误差，最快抓取速度可达2~4次/秒，适于对物料的高速搬运操作。 3.采用闭环机构，其末端件上的动平台同时由2~4根驱动杆支撑，与串联机器人的悬臂梁相比，其承载能力强、刚度大、结构稳定、自重负荷比小、动态性能好。 4.可将驱动器布置在机架（固定平台）上，并且可将从动臂做成轻杆，这样极大地提高系统的动力性能，减少机器人运动过程中的惯量，机器人在运动过程中可以实现快速加减速。
10.1.3 装配机器人的结构
（3）接近觉传感器同样固定在末端执行器的指端，是在末端执行器与被装配物件接触前起作用，是一种非接触传感器。机器人利用它可以感觉到近距离的对象或障碍物，能检测出与物体的距离、相对倾角甚至对象的表面特性，可用来防止碰撞，实现无冲击接近和抓取操作。它比视觉系统和触觉系统简单，应用也比较广泛。（4）力觉传感器用于测量机器人自身或与外界相互作用而产生的力或力矩，普遍存在于各类机器人中，通常装在机器人的各关节处。在装配机器人中力觉传感器不仅用于末端执行器与环境作用过程中的力测量，而且用于装配机器人自身运动控制和末端执行器夹持物体的夹持力的测量。常见的装配机器人力传感器有关节力传感器、腕力传感器、指力传感器等。（5）滑觉传感器用于判断和测量机器人抓握或搬运物体时物体所产生的滑移，它实际上是一种位移传感器。按有无滑动方向检测功能可分为无方向性、单方向性和全方向性三类。

三自由度直角坐标工业机器人设计

三自由度直角坐标工业机器人设计引言机器人技术在工业领域的应用日益广泛。

直角坐标工业机器人是一种经典的机器人设计，具有优秀的定位精度和工作灵活性。

本文将介绍一种三自由度直角坐标工业机器人的设计方案。

机器人结构该直角坐标工业机器人采用传统的XYZ三轴结构，具有三个自由度，分别代表机器人在X、Y、Z方向上的运动。

机器人的主体由底座、横梁和工作台组成。

底座底座是机器人的支撑结构，用于固定机器人的横梁和工作台。

底座材料使用高强度金属合金，可以提供足够的稳定性和刚性。

横梁横梁是机器人的承载结构，负责承受工作台和负载的重量。

横梁由两根平行的轨道和连接轨道的横梁梁座构成。

横梁的上表面设有金属滑轨，工作台可以在横梁上自由移动。

工作台工作台是机器人的最顶部部分，用于安置工具和完成具体任务。

工作台的平面上装有夹具，可以固定不同的工具。

工作台可以通过横梁自由移动，实现在X和Y 方向上的运动。

机器人控制该直角坐标工业机器人采用集中控制方式，即通过中央控制器对各个自由度进行控制。

中央控制器由主控制器、伺服驱动器和传感器组成。

主控制器主控制器是机器人的大脑，负责接收和分析外部指令，控制机器人的运动。

主控制器采用强大的微处理器，配合复杂的控制算法，可以实现高精度的运动控制。

伺服驱动器伺服驱动器是机器人的关节驱动装置，用于控制机器人的每个自由度的运动。

伺服驱动器由电机和位置编码器组成，可以实时感知关节的角度，并根据主控制器的指令驱动电机实现精准控制。

传感器机器人上配备了各种传感器，用于感知外界环境和工件状态。

常用的传感器包括视觉传感器、压力传感器和力传感器等。

传感器可以为机器人提供实时反馈信息，使其能够适应不同的工作环境和工件。

优势和应用三自由度直角坐标工业机器人具有以下优势：•精准定位：该机器人采用高精度伺服控制系统，可以实现毫米级的定位精度。

•灵活适应：机器人可以自由在X、Y、Z三个方向上运动，适应各种复杂的工作空间。

•高效生产：机器人的运动速度和精准控制可以大大提高生产效率。

草莓采摘机器人机械结构设计

草莓采摘机器人机械结构设计摘要随着草莓种植的推广。

国内草莓种植面积迅猛增加，收获劳动力不足。

严重制约草莓种植的发展，因此有必要进行智能草莓采摘机器人研究，来替代人来完成该项费时、费力的采摘工作。

草莓采摘机器人要求能自动检测成熟草莓的位置信息，然后根据这些信息控制机器人的执行机构动作，实现草莓采摘的自动化。

本文首先综合叙述了草莓生产现状以及草莓采摘机器人国内外研究状况，再根据国内北方地垄式草莓种植的情况，设计出草莓采摘机器人机械本体，提出一种五自由度关节型草莓采摘机械手臂，五个自由度分别为：腰转、肩转、肘转、腕转和腕摆，并开发了一种末端执行器的结构形式，该末端执行器主要由伺服电机、曲柄滑块机构、动夹、镍铬电热丝组成，不以草莓果实作为抓取目标，而是夹切草莓果柄，不伤害果实，同时采用镍铬电热丝切割果柄可以防止切口感染细菌而腐烂，影响果实品质。

与此同时，还在solidworks 中构建了草莓采摘机器人、末端执行器的三维模型，还生成了相关重要部件的工程图，便于后期的使用。

关键字：草莓采摘机器人，机械本体，五自由度草莓采摘机械手臂，末端执行器Strawberry picking robot mechanical structure design Abstract：With the popularization of the strawberry. The strawberry planting area increased rapidly, the harvest labor shortage. Development is restricted by the strawberry, it is necessary to carry out intelligent strawberry harvesting robot, instead of people to complete the time-consuming, laborious harvesting. Strawberry picking robot position information requirements can automatically detect ripe strawberry, then according to these information to control the robot actuator, realize the automation of picking strawberry.This paper describes comprehensively the research status at home and abroad as well as the robot strawberry production status of strawberry picking, then according to the North ridge type strawberry planting conditions, calculate and design the appropriate size of the strawberry picking vehicle body, put forward a kind of five degrees of freedom articulated strawberry picking manipulator, and the development of the structure of an end effector. At the same time, the author constructs a 3D model, strawberry picking robot end effector in SolidWorks, also generated the end effector and the mechanical arm of the engineering drawing, convenient for later viewing and processing.Key words: Strawberry picking robots; Mechanical body;Five degree of freedom manipulator; The end effector目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 工作环境和作业要求 (1)1.3 草莓采摘机器人国内外发展状况 (2)1.3.1国外研究现状 (2)1.3.2 国内研究现状 (2)1.4 研究的目标和内容 (3)1.4.1 研究目标 (3)1.4.2 研究内容 (3)2 草莓采摘机器人机械本体设计 (3)3 草莓采摘机器人五自由度机械手臂设计 (4)3.1 采摘机器人机构选型原则 (4)3.2 机械臂的设计 (5)3.2.1 设计要求 (5)3.2.2 机械手臂的选择 (6)3.3 机械手手腕的设计 (6)3.3.1 手腕设计的基本要求 (7)3.3.2 草莓采摘机械手手腕的结构型设计 (7)3.4 机械手的结构型式 (7)3.5 机械手运动学方程的建立 (8)3.5.1 正运动学模型 (8)3.5.2 逆运动学模型 (10)4 草莓采摘机器人末端执行器设计 (13)4.1 末端执行器介绍 (13)4.2 末端执行器的分类 (13)4.2.1 两个手爪的末端执行器 (13)4.2.2 两个以上手爪的末端执行器 (14)4.3 夹持式末端执行器的选型 (14)4.3.1 夹持式末端执行选择的基本要求 (14)4.4 末端执行器的结构型式和工作原理 (14)4.4.1 整体结构 (14)4.4.2 工作原理 (15)4.5 主要部件设计 (16)4.5.1 传动部分设计 (16)4.5.2 抓取和切断机构设计 (17)5 结论与建议 (17)5.1 结论 (17)5.2 工作展望和建议 (17)参考文献 (18)致谢 (19)草莓采摘机器人机械结构设计1 绪论1.1 引言草莓在世界绝大多数地区都有种植，因其甜美的味道及丰富的营养价值，颇获大家喜欢。

机器人机械手的设计要求

机械手的设计要求机械手总体结构的类型工业机器人的结构形式主要有直角坐标结构，圆柱坐标结构，球坐标结构，关节型结构四种。

各结构形式及其相应的特点，分别介绍如下。

1.直角坐标机器人结构直角坐标机器人的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的.由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，所以，直角坐标机器人有可能达到很高的位置精度（μm级）。

但是，这种直角坐标机器人的运动空间相对机器人的结构尺寸来讲，是比较小的。

因此，为了实现一定的运动空间，直角坐标机器人的结构尺寸要比其他类型的机器人的结构尺寸大得多。

直角坐标机器人的工作空间为一空间长方体。

直角坐标机器人主要用于装配作业及搬运作业，直角坐标机器人有悬臂式，龙门式，天车式三种结构。

2.圆柱坐标机器人结构圆柱坐标机器人的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的。

这种机器人构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。

其工作空间是一个圆柱状的空间。

3. 球坐标机器人结构球坐标机器人的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的。

这种机器人结构简单、成本较低，但精度不很高。

主要应用于搬运作业。

其工作空间是一个类球形的空间。

4. 关节型机器人结构关节型机器人的空间运动是由三个回转运动实现的。

关节型机器人动作灵活，结构紧凑，占地面积小。

相对机器人本体尺寸，其工作空间比较大。

此种机器人在工业中应用十分广泛，如焊接、喷漆、搬运、装配等作业，都广泛采用这种类型的机器人。

手臂的设计要求机器人手臂的作用，是在一定的载荷和一定的速度下，实现在机器人所要求的工作空间内的运动。

在进行机器人手臂设计时，要遵循下述原则；1.应尽可能使机器人手臂各关节轴相互平行；相互垂直的轴应尽可能相交于一点，这样可以使机器人运动学正逆运算简化，有利于机器人的控制。

2.机器人手臂的结构尺寸应满足机器人工作空间的要求。

工作空间的形状和大小与机器人手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系。

但机器人手臂末端工作空间并没有考虑机器人手腕的空间姿态要求，如果对机器人手腕的姿态提出具体的要求，则其手臂末端可实现的空间要小于上述没有考虑手腕姿态的工作空间。

三自由度直角坐标工业机器人设计

三自由度直角坐标工业机器人设计1 设计主要内容及要求1.1 设计目的：1了解工业机器人技术的基本知识以及单片机、机械设计、传感器等相关技术。

2初步掌握工业机器人的运动学原理、传动机构、驱动系统及控制系统并应用于工业机器人的设计中。

3通过学习，掌握工业机器人的驱动机构、控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。

1.2 基本要求1要求设计一个微型的三自由度的直角坐标工业机器人；2要求设计机器人的机械机构（示意图），传动机构、控制系统、及必需的内外部传感器的种类和数量布局。

3要有控制系统硬件设计电路。

1.3 发挥部分自由发挥2 设计过程及论文的基本要求：2.1 设计过程的基本要求（1）基本部分必须完成，发挥部分可任选；（2）符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份；（3）设计过程的资料保留并随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。

2.2 课程设计论文的基本要求（1）参照毕业设计论文规范打印，包括附录中的图纸。

项目齐全、不许涂改，不少于3000字。

图纸为A4，所有插图不允许复印。

（2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（总体设计框图与电路原理图）。

3 时间进度安排2010-12-27中文摘要随着科学技术的进步，机器人目前已广泛应用于工业、农业、医疗卫生和人民生活等诸多领域，其核心部分，机器人控制器也伴随着自动控制技术、计算机技术、微电子技术、电机驱动技术以及传感器技术等相关技术的发展而发展。

尤其是直角坐标机器人，由于其结构简单，已经在许多工业领域中得到应用。

工业机器人是机器人的一种，它由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种防人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化的自动化生产设备，特别适合于多品种、变批量的柔性生产。

直角坐标机器人的工作范围是怎样的

直角坐标机器人的工作范围是怎样的引言直角坐标机器人是一种基于直角坐标系运动的自动化设备，可以实现在二维平面内进行精确的位置控制。

其工作范围取决于其结构设计、运动方式以及控制系统的能力。

本文将探讨直角坐标机器人的工作范围及其影响因素。

1. 定义和工作空间直角坐标机器人是一种由平行导轨和滑块组成的机械装置，滑块沿着导轨在水平和垂直方向上移动。

它可以在平面内自由移动，并且可以精确控制位置和速度。

直角坐标机器人的工作空间通常是一个矩形区域，由导轨的长度和滑块的可移动范围确定。

工作空间的大小对机器人执行的任务和应用场景有很大的影响。

2. 结构设计对工作范围的影响直角坐标机器人的结构设计直接决定了其工作范围的大小和形状。

一般来说，更长的导轨和更大的滑块范围可以提供更大的工作空间。

此外，机器人结构的稳定性和精度也会对工作范围产生影响。

较稳定且精确的结构可以在更广范围内工作，并执行更复杂的任务。

3. 运动方式对工作范围的影响直角坐标机器人的运动方式通常有两种：点到点运动和连续运动。

点到点运动指机器人按照预定的路径从一个位置移动到另一个位置。

这种方式适用于需要精确定位和停止的任务，工作范围主要由导轨和滑块的长度决定。

连续运动指机器人可以连续地移动，可以沿着平面内的任意路径执行任务。

这种方式适用于需要连续运动和轨迹规划的任务，工作范围由导轨长度、滑块范围以及机器人的运动速度和加速度决定。

4. 控制系统对工作范围的影响直角坐标机器人的控制系统可以根据任务要求进行配置，包括运动控制、速度控制和加速度控制等。

运动控制决定了机器人在工作空间内的位置和运动轨迹。

速度控制和加速度控制决定了机器人的运动速度和加速度，对于不同的任务需求可以进行调整。

控制系统的能力和精度对机器人的工作范围和任务执行能力有很大的影响。

更高级别的控制系统可以实现更大范围的工作空间和更复杂的任务。

结论直角坐标机器人的工作范围受到结构设计、运动方式和控制系统的影响。