三自由度圆柱坐标型工业机器人设计
三自由度圆柱坐标型工业机器人设计
三自由度圆柱坐标型工业机器人设计引言工业机器人在现代制造业中起着至关重要的作用。
圆柱坐标型工业机器人是一种具有三个自由度的机器人，它可以在三维空间内进行精确的定位和操作。
本文将着重讨论三自由度圆柱坐标型工业机器人的设计原理和关键技术。
一、设计原理三自由度圆柱坐标型工业机器人的设计原理基于坐标变换。
它由一个立柱状的垂直轴和一个平行于地面的基座组成。
机器人的主要部件包括立柱、支撑臂、关节和末端执行器。
机器人的立柱可以在垂直方向上运动，提供Z轴位移。
支撑臂位于立柱的顶部，可以绕水平方向的Y轴旋转，提供Y轴位移。
末端执行器连接在支撑臂的末端，可以绕垂直方向的Z轴旋转，提供X轴位移。
二、关键技术1.位置传感器：为了实现精确的定位和操作，对机器人的运动进行准确的测量是必不可少的。
位置传感器可以用来测量机器人各个关节的角度以及末端执行器的位置信息。
2.逆运动学：逆运动学是指通过末端执行器的位置和姿态计算出机器人各个关节的角度。
通过逆运动学算法，可以实现机器人在三维空间内的精确定位。
3.控制系统：控制系统是三自由度圆柱坐标型工业机器人的核心。
它接收来自传感器的反馈信息，计算机器人的位姿，并输出相应的指令控制机器人的运动。
控制系统需要具备实时性和稳定性，以确保机器人的运动精度和安全性。
4.动力学分析：动力学分析可以帮助我们理解机器人在运动过程中的力学特性。
通过动力学分析，可以确定机器人在给定任务下所需的扭矩和力，并进行相应的力矩配平和选型。
三、设计步骤1.确定任务需求：在开始机器人设计之前，首先需要明确机器人所要完成的任务和工作环境。
2.选择结构参数：根据任务需求和工作环境，选择机器人的结构参数，包括立柱高度、支撑臂长度和末端执行器负载能力等。
3.逆运动学分析：根据机器人的结构参数和任务需求，进行逆运动学分析，得到机器人各个关节的角度和末端执行器的位姿。
4.控制系统设计：设计机器人的控制系统，选择合适的控制算法和硬件设备，实现机器人的运动控制和姿态调整。
圆柱坐标型三自由度机械手设计及其控制
2.1.3 控制机构 在机械手控制上，有点动控制和连续控制两种，大多数用插销板进行点动控制，
也有用 PLC 进行控制，主要控制的是坐标位置。
2.2 机械手的规格参数
抓重：2kg 自由度：3 个 坐标形式：圆柱坐标式 输入电压：220V 或 24V 功率：50W 伸缩行程（X）： 200mm 伸缩速度： 3mm/s 升降行程（Z）： 200mm 升降速度： 3mm/s 回转范围： 0-270 度 回转速度： 20° / s
4 珠丝杠螺母副的选型 ........................................ 10
4.1 提升机构滚珠丝杠副的计算及选型 ................................. 10 4.2 伸缩机构滚珠丝杠副的计算及选型 ................................. 13
3.1 手部设计基本要求 ................................................. 4 3.2 手部手部力学分析 ................................................. 5 3.3 夹紧力与驱动力计算 ............................................... 5 3.4 手爪夹持范围计算 ................................................. 7 3.5 手爪夹持精度的计算 ............................................... 8
2.1 机械手组成 ..................................................... 2 2.2 机械手的规格参数 .............................................. 10
圆柱坐标型机械手建模
圆柱坐标型机械手建模圆柱坐标型机械手是一种机械设备，常用于工业领域中的物料搬运、装配和加工等任务。
它具有一组关节和臂架，可以在三个坐标轴上自由移动，并通过各个关节的转动来改变姿态和位置。
本文将详细介绍圆柱坐标型机械手的建模过程。
1. 机械手的几何结构圆柱坐标型机械手由三个主要组成部分构成：基座、臂架和末端执行器。
•基座是机械手的底座，固定在工作台上，并提供机械手的支撑和稳定性。
•臂架由一系列关节连接而成，通常是旋转关节。
每个关节可以通过电机或液压系统驱动，实现旋转运动。
•末端执行器位于机械手的末端，用于执行特定的任务，例如抓取、旋转或加工物料。
机械手可以通过旋转关节的角度、关节之间的长度以及末端执行器的位置来确定其在三维空间中的姿态和位置。
2. 圆柱坐标系圆柱坐标型机械手通常使用圆柱坐标系来描述其在空间中的姿态和位置。
圆柱坐标系由三个主要参数构成：半径r，极角$\\theta$和高度z。
•半径r表示机械手在轴向平面上的距离。
•极角$\\theta$表示机械手相对于参考方向的旋转角度。
•高度z表示机械手在垂直轴向上的位置。
通过控制半径r、极角$\\theta$和高度z的值，可以精确控制机械手在三维空间中的位置和姿态。
3. 圆柱坐标型机械手的建模在建模过程中，需要确定机械手的几何参数和运动范围。
可以利用几何学和运动学的原理来建立机械手的数学模型。
•几何建模：根据机械手的几何结构和坐标系，在三维空间中定义机械手的位置和姿态。
通过确定关节参数和末端执行器的尺寸和形状，可以建立机械手的几何模型。
•运动建模：根据机械手的运动自由度和关节参数，确定机械手的运动规律。
通过分析机械手的运动链式和运动学方程，可以描述机械手关节之间的运动关系，从而实现对机械手的运动控制。
建立好机械手的数学模型后，可以通过数值计算或仿真软件进行模拟。
在模拟过程中，可以改变机械手的关节角度和运动范围，观察机械手的运动轨迹和姿态变化。
4. 圆柱坐标型机械手的应用圆柱坐标型机械手广泛应用于工业领域中的自动化生产线。
三自由度搬运机械手的设计(含CAD图纸)
轴承坯料搬运机械手的设计摘要机械手是一种机械技术与电子技术相结合的高技术产品。
采用机械手是提高产品质量与劳动生产率，实现生产过程自动化，改善劳动条件，减轻劳动强度的一种有效手段。
它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术装备。
机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和生产自动化水平。
工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期、频繁、单调的操作，采用机械手是有效的；此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其它有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。
本课题的主要内容是采用机械设计原理，进行三自由度搬运机械手的设计，熟悉三自由度机械手的运用场合和相关的设计步骤。
机械手可以代替很多重复性的体力劳动，从而减轻工人的劳动强度，提高生产效率。
结合三自由度设计的各方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题．解决问题.研究问题。
并且在设计中融入自己的想法和构思，提高自己的创新能力。
尽力使机械手使用方便，结构简单。
关键词：机械手，输送工件，搬运，三自由度- 1 - / 47ABSTRACTManipulator is a mechanical technology and electronic technology with the combination of high technology products. Using manipulator is to improve product quality and productivity, and realize the automatic production process, improve working conditions, and reduce labor intensity of a kind of effective method. It is an imitation of the upper part of the human body function, according to the predetermined requirement or parts transportation holding tools for operation of the automation technology and equipment. Robots can replace the hands of heavy labor, significantly reduce the labor intensity, improve working conditions, and improve labor productivity and production automation level. Industrial production often appears in the handling of the heavy and long-term, frequent, drab operation, USES the manipulator is effective; In addition, it can be in high temperature, low temperature, deep water, the universe, radioactive and other toxic, pollution environment conditions operation, more shows its superiority, with broad prospects.This topic is the main content of the mechanical design principle of the design of the three doff carrying manipulator, familiar with three degrees of freedom of the manipulator using occasions and related design steps. Robots can replace a lot of repeatability of physical labor, so as to reduce the labor intensity, improve production efficiency. Combined with three degrees of freedom all aspects of design knowledge, in the design process learn how to find out the problem to solve problems. And in the design idea and into their idea, improve their innovation ability. Try to make robots easy to use simple structure.Key Words: Manipulator, conveying work piece, handling, three degrees of freedom目录摘要................................................................ - 1 - ABSTRACT.............................................................. - 2 - 1 绪论................................................................ - 5 -1.1机械手的历史.................................................. - 5 -1.2 机械手的组成.................................................. - 6 -1.3 机械手的分类.................................................. - 7 - 第2章搬运机械手机构总体方案设计..................................... - 9 -2.1 搬运机械手设计要求............................................ - 9 -2.2 基本设计思路.................................................. - 9 -2.2.1 系统分析................................................ - 9 -2.2.2 总体设计框图........................................... - 10 -2.2.3 搬运机械手的基本参数................................... - 11 -2.3 搬运机械手结构设计........................................... - 11 -2.3.1 搬运机械手坐标形式的选择............................... - 11 -2.4 机械手材料的选择............................................. - 12 -2.5机械臂的运动方式............................................. - 12 -2.6 搬运机械手驱动与控制系统分析................................. - 13 -2.6.1 驱动方式的选择......................................... - 13 -2.6.2 控制系统的选择......................................... - 13 -3 搬运机械手机械结构设计与计算....................................... - 14 -3.1 搬运机械手手爪设计........................................... - 14 -3.2 搬运机械手手臂设计........................................... - 14 -3.2.1 伸缩机械臂的设计....................................... - 14 -3.2.2 升降机械臂的设计....................................... - 15 -3.2.3 旋转机械臂的设计....................................... - 17 -3.3 手部设计计算............................................. - 17 -3.4 腕部设计计算............................................. - 21 -3.5 液压驱动系统设计......................................... - 22 -3.6机身结构的设计........................................... - 24 -3.6.1 电机的选择............................................. - 25 -3.6.2 螺柱的设计与校核....................................... - 25 -3.6.3 机座的机械结构示意图................................... - 26 -4 搬运机械手控制系统的设计........................................... - 28 -4.1 PLC简介..................................................... - 28 -4.2 PLC工作原理................................................. - 28 -4.3 PLC机型的选择............................................... - 28 -4.3.1 PLC机型的选择......................................... - 28 -4.3.2 所选PLC的参数......................................... - 29 -- 3 - / 474.4 PLC控制面板的拟定........................................... - 30 -4.5 机械手工艺过程和控制方案的确定............................... - 31 -4.5.1 明确工艺要求........................................... - 31 -4.5.2 确定工艺流程........................................... - 31 -4.5.3 传感器选择............................................. - 34 -4.5.4 确定I/O点数........................................... - 34 -4.6 PLC程序编写................................................. - 35 -4.6.1 总体程序设计思路....................................... - 35 -4.6.2手动程序的编写......................................... - 36 -4.6.3 复位程序的编写......................................... - 37 -4.6.4 自动控制程序的编写..................................... - 39 -5 结论............................................................... - 42 - 参考文献............................................................. - 43 - 致谢............................................................... - 44 -附录：含全套CAD图纸如下，如需联系作者QQ 4013398281 绪论随着人类科技的进步，社会经济的发展，机器人学成为近几十年来迅速发展的一门综合学科。
机械毕业设计1277三自由度圆柱坐标型工业机器人设计
目录目录 (1)中文摘要 (2)Abstract (2)第1章绪论......‥ (3)第2章工业机器人的总体设计 (3)2.1 工业机器人的组成及各部分关系概述 (3)2.2 工业机器人的设计分析 (4)2.2.1 设计要求 (5)2.2.2 总体方案拟定 (5)2.2.3 工业机器人的主要技术参数 (5)第3章工业机器人的机械系统设计 (6)3.1 工业机器人的运动系统分析 (6)3.1.1 机器人的运动概述 (6)3.1.2 机器人的运动过程分析 (7)3.2 工业机器人的执行机构设计 (8)3.2.1 末端执行机构设计 (8)3.2.2 手臂机构设计 (11)3.2.3 腰部和基座设计 (12)3.3 工业机器人的机械传动装置设计‥ (18)3.3.1 滚珠丝杠的选择 (18)3.3.2 谐波齿轮的选择 (19)3.3.3 联轴器的选择 (20)第4章工业机器人的计算机控制系统概述 (20)4.1 工业机器人控制系统的特点及对控制功能的基本要求‥ (21)4.2 计算机控制系统的设计方案 (22)4.3 硬件电路的组成 (22)第5章工业机器人运行时应采取的安全措施 (22)5.1 安全要求 (22)5.2 实施方法 (23)鸣谢 (23)参考文献 (24)中文摘要在工业上，自动控制系统有着广泛的应用，如工业自动化机床控制，计算机系统，机器人等。
而工业机器人是相对较新的电子设备，它正开始改变现代化工业面貌。
本设计为三自由度圆柱坐标型工业机器人，其工作方向为两个直线方向和一个旋转方向。
在控制器的作用下，它执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一简单的动作,本文是对整个设计工作较全面的介绍和总结。
关键词：三自由度，圆柱坐标，工业机器人AbstractIndustrially, automatic control systems are found in numerous applications, such as automation machine tool control, computer systems and robotics. Industrial robots are relatively new electromechanical devices that are beginning to change the appearance of modern industry. This scheme introduced a cylindrical robot for three degree of freedom. It is composed of two linear axes and one rotary axis current control only allows these devices move from one assembly line to other assembly line in space, perform relatively simple taskes. This paper is more comprehensive introduction and summing-up for the for the whole design work.Key words：three degrees of freedom, cylindrical, Industrial robot三自由度圆柱坐标型工业机器人设计第一章绪论机器人工程是近二十多年来迅速发展起来的综合学科。
3自由度机械手设计
3自由度机械手设计引言机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。
不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。
机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。
因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。
工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。
它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，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。
机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。
机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。
机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。
1.1 机械手的分类机械手一般分为三类：第一类是不需要人工操作的通用机械手。
它是一种独立的不附属于某一主机的装置。
它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定的操作。
它的特点是具备普通机械的性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。
第二类是需要人工才做的，称为操作机。
它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机来进行探测月球等。
三个自由度工业机器人
工业机器人课程作业报告院（系）名称：机电工程学院作业题目：三自由度圆柱坐标工业机器人班级：姓名：学号：目录1.作业要求 (3)1.1作业目的 (3)1.2作业数据 (3)1.3运动功能图符号(本次作业圆柱坐标型) (3)2.总体设计 (4)2.1组成和关系 (4)2.2设计分析 (4)3.机械系统的设计 (5)3.1末端执行机构设计 (5)3.2手臂机构的设计 (6)3.3机座机构的设计 (7)4.附件 (8)4.1总装图 (8)1.作业要求1.1作业目的1：综合运用所学只是，搜集有关资料，独立完成三自由度圆柱坐标工业机器人操作机和驱动但愿的设计工作。
如驱动元、传动机构、腰身、手臂、手腕、手抓、关节、抓钳尺寸、开合力大小等，至少设计两种以上方案。
(注意：此处无需考虑传感器，控制部分和力学计算)1.2作业数据1：自动线上A、B两条输送带之间距离为1.5米，需设计工业机器人将一个零件从A带送到B带。
2：零件尺寸：内孔Φ100、壁厚10、高100。
3：零件材料：45钢1.3运动功能图符号(本次作业圆柱坐标型)表1-1 运动功能图符号(GB/T12643-90)2.总体设计2.1组成和关系工业机器人在GB/T12643-90定义为“是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或操持工具，用以完成各种作业”由执行系统、驱动系统、控制检测系统及检测系统组成。
a)机械系统：是执行完成抓取工件，实现抓取动作的必需的机构。
内容保函如下：手部(末端执行器)：直接抓取工件或夹具机构。
臂部：支承腕部的机构，作用是承受工件的负荷，并把它传递到预定的位置。
腕部：连接手部和臂部的机构，作用为调整及改变手部的动作。
机座：是机器人的基础部件支承手臂的部件，并承受相应的载荷，作用是带动臂部转动、升降动作。
b)驱动系统：为执行系统提供动力。
常用传动方式有机械传动、液压传动、气压传动和电传动。
c)控制系统：控制驱动系统，使执行系统按照产品的要求以及抓取的工件要求进行相应的动作，当发生系统错误或执行故障时发出提示报警信号。
3个自由度机械手设计
目录第一章引言 (2)1.1 机械手的分类 (2)1.2 机械手的组成 (5)1.3 应用机械手的意义 (7)第二章总体技术方案及系统组成2.1 原始数据 (8)2.2 工作要求 (8)2.3 系统组成 (9)2.4 总体技术方案 (9)2.4.1 动作分析 (10)2.4.2 手部 (10)第三章机修手的液压部分3.1 液压系统的工作原理 (12)3.2 液压传动的工作特性 (12)3.3 液压系统的组成 (12)3.4 液压系统的优,缺点 (13)第四章回转装置的总体组成和结构设计4.1 回转装置的组成 (15)4.1.1 执行件 (15)4.1.2 传递件 (15)4.1.3 驱动件 (15)4.1.4 控制系统 (16)第五章机械传动方案的设计与计算5.1 小车的主要组成部分 (17)5.2 同步带传动方式优缺点 (17)5.3 驱动动力源 (18)5.4 机械方案的传动设计计算 (19)5.4.1 设计数据确定 (19)5.4.2 同步带的结构设计计算 (20)总结与展望 (25)设计小结 (26)致谢 (27)参考文献 (28)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，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人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的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、喷绘、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。
本课题将设计一台三自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。
首先。
本课题将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式、搭建机器人的结构平台。
AbstractIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises to improve production efficiency, guarantee the product quality, the general importance of the production process automation, industrial robots for automatic production line important members, the company gradually recognized and used. Industrial robot technology and applications to some extent reflect the level of a country's level of industrial automation, at present, the industrial robot is mainly responsible for the welding, printing, handling and stacking repetitive labor intensity and great work, work are normally taken to teaching and playback mode.This topic is to design a industrial robot with three DOFs, used for the transportation of materials to the stamping device. First. This topic will be the design of robot base, big arm, small arms and the structure of the manipulator, and then select the appropriate drive, driving mode, build the structure of robot platform.第一章引言机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。
圆柱坐标式三自由度机械手解析
圆柱坐标式三自由度机械手摘要机器人不仅是一种自动化的机器。
机器人是一种可重新编程的、多功能的、机械手,为实现各种任务设计成通过可改变的程序动作来移动材料、零部件、工具或是其他专用装置。
本设计设计的是一种圆柱坐标式机械手,该装置具有三个独立运动(两个直线运动、一个旋转运动)，也就是所说的三个自由度。
该机构中立柱可相对于机座旋转180度，回转速度15r/min，可水平伸缩距离400mm，移动速度约0.2m/s，机械手可上下垂直运动，其垂直升降量1000mm，移动速度约0.15m/s，机械手最大夹持重量10kg，所夹持工件为圆柱形，直径范围：Ф30mm—Ф120mm。
根据课题要求经过认真思考和请教指导老师，本设计的旋转运动采用摆动液压马达（旋转液压缸）驱动，水平伸缩运动采用液压缸驱动，垂直升降运动仍采用液压缸驱动。
关键词：三自由度，圆柱坐标式，工业机器人，机械手CYLINDRICAL COORDINATE ROBOT OFTHREE DEGREES OF FREEDOMABSTRACTA robot is not simply another automated machine. A robot is a reprogrammable multifunctional manipulator designed to move material, parts, tool, or specialized devices through variable programmed motions for the performance of a variety of task.This design is a cylindrical coordinate manipulator, the device has three separate campaigns (two straight-line movement, a rotating Movement), that is to say that the device has three degrees of freedom. The bodies of the column can be compared to frame 180-degree rotation, with the rotation speed 15 r / min. The manipulator may be stretching from the level of 400mm, with the moving speed about 0.2 m/ s. From the top to the bottom, the manipulator can do vertical movement and its vertical take-off and landing is 1000mm, with the moving speed about 0.15 m/ s. The largest weight that the device grip can lead to 10kg.The workpiece with the diameter from 30mm to 120mm that the device can grip is cylindrical.According to the issue demands ,besides, careful thinking and ask the teacher, the rotating movements of the design opts rotating hydraulic motor (rotating cylinder) , the level of stretching movements are driven by hydraulic cylinders, vertical take-off and landing movements are still driven by hydraulic cylinders.KEY WORDS：Three degrees of freedom, Cylindrical，Industrial robot, Manipulator目录前言 (1)第1章概述 (2)§1.1 工业机械手的概述 (2)§1.2 工业机械手的发展 (5)§1.3 工业机械手在我国的发展与应用 (6)第2章总体设计方案 (8)§2.1 总体设计的思路 (8)§2.1.1 思路 (8)§2.2 总体方案的确定 (8)§2.2.1 方案 (8)第3章机械手相关的设计与计算 (10)§3.1 手指的相关设计与计算 (10)§3.1.1 手指夹紧力的计算 (10)§3.1.2 手部液压缸的选取 (13)§3.1.3 水平伸缩缸尺寸计算 (15)§3.1.4垂直升降液压缸主要参数的确定 (16)§3.2 升降手臂的设计 (17)§3.3 立柱与托盘的设计 (19)第4章相关的校核 (25)§4.1 手爪扇形齿轮与齿条强度校核 (25)§4.1.1 齿轮齿条强度校核 (25)第5章结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)前言机器人技术的发展，可以说是科学技术发展共同的一个综合性的结果，同时，也是为社会经济发展产生了重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。
机械手设计毕业设计 机械手
摘要在机械制造业中，机械手已被广泛应用，大大地改善了工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快了实现工业生产机械化和自动化的步伐。
本文通过对机械手的组成和分类，及国内外的发展状况的了解，对本课题任务进行了总体方案设计。
确定了机械手用三自由度和圆柱坐标型式。
设计了机械手的夹持式手部结构；以及设计了机械手的总体结构，以实现机械手伸缩，升降，回转三个自由度及手爪的开合。
驱动方式由气缸来实现手臂伸缩和升降，异步电机来实现机械手的旋转。
运用了FX 系列可编程序控制器（PLC）对上下料机械手进行控制, 论述了电气控制系统的硬件设计, 控制软件结构以及手动控制程序和自动控制程序的设计。
关键词：机械手，气缸，可编程序控制器目录摘要 (I)1 绪言 (1)1.1 机械手的概述 (1)1.2 我国机械手的发展 (1)1.3 气动机械手的应用现状及发展前景 (3)1.4 PLC概念的由来和产生 (5)1.5 本课题设计要求 (8)2 机械手的总体设计方案 (9)2.1 机械手的系统工作原理及组成 (9)2.2 机械手基本形式的选择 (10)2.3 驱动机构的选择 (11)2.4 机械手的技术参数列表 (11)3 机械手的机械系统设计 (13)3.1 机械手的运动概述 (13)3.2 机器人的运动过程分析 (14)4 机械手手部结构设计及计算 (15)4.1 手部结构 (15)4.2 手部结构设计及计算 (16)4.3 夹紧气缸的设计 (18)5 机械手手臂机构的设计 (24)5.1 手臂的设计要求 (24)5.2 伸缩气压缸的设计 (24)5.3 导向装置 (29)6 机械手腰部和基座结构设计及计算 (30)6.1 结构设计 (30)6.2 控制手臂上下移动的腰部气缸的设计 (30)6.3 导向装置 (34)6.4 平衡装置 (34)6.5 基座结构设计 (35)7 机械手的PLC控制系统设计 (38)7.1 可编程序控制器的选择及工作过程 (38)7.2 可编程序控制器的使用步骤 (39)7.3 机械手可编程序控制器控制方案 (39)8 总结 (53)参考文献 (54)1 绪言1.1 机械手的概述机械手（又称机器人，机械人，英文名称：Robot），在人类科技发展史上其来有自。
三自由度圆柱坐标工业机器人详解
三自由度圆柱坐标型工业机器人设计学院：机电工程学院班级：姓名：学号：1.末端执行机构设计采用内撑连杆杠杆式夹持器，用小型液压缸驱动夹紧，它的结构形式如图。
内撑连杆杠杆式夹持器采用四连杆机构传递撑紧力，即当液压缸1工作时，推动推杆2向下运动，使两钳爪3向外撑开，从而带动弹性爪4夹紧工件。
该种夹持器多用于内孔薄壁零件的夹持。
2.弹性爪的结构设计:这种结构是在手爪外侧用螺钉固定弹性片两端。
当弹性手工作时，由于夹紧过程具有弹性，就可避免易损零件被抓伤、变形和破损。
3.手臂机构的设计本设计中手臂由滚珠丝杠驱动实现上下运动，结构简单，装拆方便，还设计有两根导柱导向，以防止手臂在滚珠丝杠上转动，确保手臂随机座一起转动。
它的结构如下图。
选用轴向脚架型液压缸，活塞杆末端为外螺纹结构，手臂与末端执行器连同活塞杆一起转动。
4.腰部和基座设计1——支座，2——步进电机，3——谐波齿轮，4——转动机座5——支承槽钢梁，6——滚珠丝杠，7——导向柱，8——锥环无键联轴器通过安装在支座上的步进电机和谐波齿轮直接驱动转动壳体转动，从而实现机器人的旋转运动；通过安装在顶部的步进电机和联轴器带动滚珠丝杠转动实现手臂的上下移动。
采用双导柱导向，防止手臂在滚珠丝杠上转动，确保手臂随机座一起转动。
支撑梁采用槽钢，以减轻重量和节省材料，它的结构如上图。
5.驱动方式的选择由上表知步进电机应用于驱动工业机器人有着许多无可替代的优点，如控制性能好，可精确定位，体积较小可用于程序复杂和运动轨迹要求严格的小型通用机械手等，所以本设计采用它来实现机器人的旋转和上下移动。
选电机为BF反应式步进电机，型号为：90BF001。
由上表知,液压驱动方式反应灵敏,可实现连续轨迹控制,液体压力高，可获得较大的输出力,因此机器人的伸缩运动采用液压驱动方式来实现,从而使机器人容易找准工件。
它的型号为Y-HG1-C50/28×100LJ1HL1Q，它的主要技术参数如下表6.工业机器人的计算机控制系统概述工业机器人具有多个自由度，每个自由度一般包括一个伺服机构，它们必须协调起来，组成一个多变量控制系统。
三自由度机械手的结构设计论文
三自由度机械手的结构设计摘要本文简要介绍了机械手的概念，机械手的组成和分类，国内外的发展状况及发展前景。
本文对机械手进行总体方案设计，结合生产实际及理论确定了机械手的结构及动作过程，坐标型式和自由度数，并列出了机械手的技术参数。
设计出了机械手的驱动方案、控制方案，在进行控制方案的选取时进行了不同方案的优缺点的对比，最后确定了具体的控制方案。
在进行机械手控制器件的选取时，对控制器件选择进行了详细的分析，如对步进电机参数的具体选取。
最后介绍了利用可编程序控制器对机械手进行控制，同时叙述了可编程序控制器选取原则及工作过程，并绘制出了可编程序控制器外部接线图。
在用可编程序控制器控制时分为手动和自动两种工作方式，并绘制了自动工作方式的顺序功能图。
关键词机械手的概念，机械手控制器件，可编程序控制器（PLC）ThREE DEGREES OF FREEDOM MANIPULATORDESIGNABSTRACT目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)一、引言1.1简要介绍机械手的概念 (4)1.2机械手的组成和分类 (5)1.2.1机械手的组成 (5)1.2.2机械手的分类 (5)1.3国内外发展状况 (6)二、三轴自由度机械手的结构及动作过程 (7)2.1机械手的结构 (7)2.2机械手的动作过程 (8)2.3机械手的驱动方案设计 (9)2.4机械手的控制方案设计 (9)2.5机械手的座标型式与自由度 (10)2.6机械手的技术参数列表 (11)三、控制器件选型 (11)3.1步进电机及其驱动器选择 (11)3.2直流电机及其驱动器选择 (12)3.3旋转编码器的选择 (14)四、机械手的PLC控制设计 (15)5.1可编程序控制器的选择 (15)5.2可编程序控制器的工作过程 (16)总结 (19)致谢 (20)参考文献 (20)附录 (21)一、引言随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快，人们对生产效率也不断提出新要求。
毕业设计（论文）-关节型机械手设计-圆柱坐标式（全套图纸）
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Abstract
In this paper, the design of the joint-type robot using cylindrical coordinates of type, can be completed on the expected, inversion and other functions. Mainly by the manipulator hand, wrist, arm and body parts, etc., with rotating wrists, arms stretching, arm movements and arm rotation four degrees of freedom, able to meet the general requirements of the industry.
2.1.3 控制系统
有点动控制和连续控制两种方式。大多数用插销板进行点位程序控制，也有 采用可编程序控制器控制、微型计算机数字控制，采用凸轮、磁带磁盘、穿孔卡 等记录程序。主要控制的是坐标位置，并注意其加速度特征。
2.2 关节型机械手的主要技术参数
1.抓重： 300N
7
2.自由度： 4个
3.坐标形式：圆柱坐标
1 绪论
机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。它的特点是可通 过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点， 尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能 力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
1.1 研究目的及意义
工业机械手具有许多人类无法比拟的优点，满足了社会化大生产的需要，其 主要优点如下：
三自由度圆柱坐标型工业机器人
目录目录 (1)中文摘要 (2)Abstract (2)第1章绪论......‥ (3)第2章工业机器人的总体设计 (3)2.1 工业机器人的组成及各部分关系概述 (3)2.2 工业机器人的设计分析 (4)2.2.1 设计要求 (5)2.2.2 总体方案拟定 (5)2.2.3 工业机器人的主要技术参数 (5)第3章工业机器人的机械系统设计 (6)3.1 工业机器人的运动系统分析 (6)3.1.1 机器人的运动概述 (6)3.1.2 机器人的运动过程分析 (7)3.2 工业机器人的执行机构设计 (8)3.2.1 末端执行机构设计 (8)3.2.2 手臂机构设计 (11)3.2.3 腰部和基座设计 (12)3.3 工业机器人的机械传动装置设计‥ (18)3.3.1 滚珠丝杠的选择 (18)3.3.2 谐波齿轮的选择 (19)3.3.3 联轴器的选择 (20)第4章工业机器人的计算机控制系统概述………………………………………………204.1 工业机器人控制系统的特点及对控制功能的基本要求‥ (21)4.2 计算机控制系统的设计方案 (22)4.3 硬件电路的组成 (22)第5章工业机器人运行时应采取的安全措施……………………………………………225.1 安全要求 (22)5.2 实施方法 (23)鸣谢 (23)参考文献…………………………………………………………………………………24中文摘要在工业上，自动控制系统有着广泛的应用，如工业自动化机床控制，计算机系统，机器人等。
而工业机器人是相对较新的电子设备，它正开始改变现代化工业面貌。
本设计为三自由度圆柱坐标型工业机器人，其工作方向为两个直线方向和一个旋转方向。
在控制器的作用下，它执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一简单的动作,本文是对整个设计工作较全面的介绍和总结。
关键词：三自由度，圆柱坐标，工业机器人AbstractIndustrially, automatic control systems are found in numerous applications, such as automation machine tool control, computer systems and robotics. Industrial robots are relatively new electromechanical devices that are beginning to change the appearance of modern industry. This scheme introduced a cylindrical robot for three degree of freedom. It is composed of two linear axes and one rotary axis current control only allows these devices move from one assembly line to other assembly line in space, perform relatively simple taskes. This paper is more comprehensive introduction and summing-up for the for the whole design work.Key words：three degrees of freedom, cylindrical, Industrial robot三自由度圆柱坐标型工业机器人设计第一章绪论机器人工程是近二十多年来迅速发展起来的综合学科。
三自由度圆柱坐标型工业机器人设计毕业答辩PPT.
三维动画演示
末端执行机构设计：
采用内撑连杆杠杆式夹持器，用小
型液压缸驱动夹紧，它的结构形式如
图。内撑连杆杠杆式夹持器采用四连 杆机构传递撑紧力，即当液压缸1工作 时，推动推杆2向下运动，使两钳爪3 向外撑开，从而带动弹性爪4夹紧工 件。该种夹持器多用于内孔薄壁零件
的夹持。
弹性爪 的结构设计: 这种结构是在手爪外侧用螺钉固定弹性
谢谢各位老师!
杆一起转动。
腰部和基座设计 : 通过安装在支座上的步进电机和 谐波齿轮直接驱动转动壳体转动，从 而实现机器人的旋转运动，通过安装 在顶部的步进电机和联轴器带动滚珠 丝杠转动实现手臂的上下移动。采用 了双导柱导向，以防止手臂在滚珠丝 杠上转动，确保手臂随机座一起转动。 支撑梁采用槽钢，以减轻重量和节省
壁厚 10，高 100。 零件材料：45钢。
零件实体图
总体方案： 在工业机器人的诸多功能中，抓取和移动是最 主要的功能。这两项功能实现的技术基础是精巧 的机械结构设计和良好的伺服控制驱动。本次设 计就是在这一思维下展开的。根据设计内容和需 求确定圆柱坐标型工业机器人，利用步进电机驱 动和谐波齿轮传动来实现机器人的旋转运动；利 用另一台步进电机驱动滚珠丝杠旋转，从而使与 滚珠丝杠螺母副固连在一起的手臂实现上下运动； 考虑到本设计中的机器人工作范围不大，故利用 液压缸驱动实现手臂的伸缩运动；末端夹持器则 采用内撑连杆杠杆式夹持器，用小型液压缸驱动
必须为工业机器人和周边设备安装安全护栏，以防止人靠近 而造成伤害。工业机器人的动作范围不能超越护栏。
在护栏出入口的门上必须设置插拔式电接点点开关，其插座 有导线与控制系统的电路连接。只有拔下开关的插头，才能 打开对应的门。这时，工业机器人及周边设备停止运转，并
三自由度圆柱坐标机械手毕业设计
摘要自上世纪工业革命以来，大型重工业已经成为了人类社会发展的不可缺少的一部风。
自从美国诞生了世界上第一台机械人后，很多国家都争先研究机器人技术。
因为机器人技术可以帮助甚至替代人类在重工业生产，特别是高污染，高强度，高温度等人类不适宜的工作环境下高效率的工作。
机械手作为机器人的重要组成部分，它种类繁多。
动力方面，可以是电动的，也可以是液压差传动。
主要由控制系统，执行系统，动力系统等系统组成，由伸缩臂，升降臂，机械抓手等部分，以PLC软件为操作，使机器手更加方便快捷的运用于人类的生产活动当中。
关键词：机械手手臂圆柱坐标液压缸PLC目录第1章绪论 (5)1.1 机械手发展现状 (5)1.2机器手种类 (5)1.3 机器手由哪些部分组成 (5)1.4设计机器手目的 (6)第2章三自由度直角坐标机械手的整体设计方案 (7)2.1机械手的自由度和坐标形式的确定 (7)2.2 机械手的手部结构的确定方法 (7)2.3 机械手的手臂结构的确定 (7)2.4机械手的驱动方案的确定 (7)2.5机械手的控制方案的确定 (7)2.6机械手的参数确定 (8)第3章机械手底座 (9)3.1设计参数 (9)3.2方案设计 (10)3.3液压马达的选择 (10)3.4回转支撑的选择 (11)3.5齿轮的强度校核 (13)3.6底座的方案确定 (13)第 4 章机械手升降臂 (15)4.1升降臂设计要求 (15)4.1.1 设计要求 (15)4.1.2 设计方案的选择 (15)4.2液压缸的选择 (15)4.3执行原件主要参数的确定 (16)4.4升降臂的设计与计算 (18)4.5升降臂滑台设计 (19)4.6撞快与形成开关的设计 (20)第5章机械手伸缩臂 (22)5.1伸缩臂的设计 (22)5.1.1设计参数 (22)5.1.2设计方案 (23)5.2液压缸的选择 (23)5.3导向杆的设计 (23)5.4底板的设计 (25)5.5伸缩臂的确定 (27)第6章机械手夹持器 (29)6.1夹持器的方案选择 (29)6.2手抓部分的设计驱动计算 (31)6.3液压缸的选择 (31)6.4 V抓型的设计 (32)6.5连杆的设计 (36)第7章机械手液压控制系统 (38)7.1设计内容及要求 (38)7.1.1设计内柔 (39)7.1.2设计要求 (39)7.2设计方案 (41)7.3液压泵的选择及其参数确定 (41)7.3.1个执行系统的最大流量计算 (41)7.3.2确定液压泵功率 (42)7.3.3液压泵原件选择 (42)7.4压力影响 (43)第8章机械手控制系统 (45)8.1设计内容 (45)8.2主电路图 (46)8.3 PLC控制 (49)8.4 软件设计 (52)第9章致谢 (56)第10章参考文献 (57)第1章概述1.1机器手的发展机器手在当今社会中已经扮演的重要的角色，它在我们的日常生活里都特别的重要，我国的机械手事业不断的发展，已在当今社会中占有了一定地位。
圆柱坐标机器人自由度有几个
圆柱坐标机器人自由度有几个引言在机器人学中，自由度（Degree of Freedom）是指机器人系统中能够独立运动的独立参数的数量。
简单来说，自由度代表机器人在空间中可以自由变动的方向和方式。
不同类型的机器人有不同的自由度数量。
本文将探讨圆柱坐标机器人的自由度数量。
圆柱坐标机器人圆柱坐标机器人（Cylindrical coordinate robot）是一种常见的工业机器人类型，在许多自动化应用中得到了广泛的应用。
与其他类型的机器人相比，圆柱坐标机器人具有特定的结构和特点。
它适用于需要在圆柱坐标系下完成工作的任务，例如切割、焊接、喷涂等。
自由度的定义在机器人学中，自由度是指机器人系统可以以独立运动的方向和方式的数量。
换句话说，自由度表示机器人可以变动的独立参数的数量。
自由度决定了机器人在空间中的灵活性和能够完成的任务类型。
圆柱坐标机器人的自由度圆柱坐标机器人通常由三个旋转关节和一个平移关节组成。
这几个关节可分别控制机器人在坐标系轴上的运动。
根据机器人学原理，可以推导出圆柱坐标机器人的自由度数量。
旋转关节自由度圆柱坐标机器人的旋转关节可使机器人绕着三个互相垂直的轴进行自由旋转。
根据旋转关节的数量，可以推断出机器人在旋转方面的自由度。
圆柱坐标机器人通常具有3个旋转关节，分别控制绕X轴、Y轴和Z轴的旋转。
因此，圆柱坐标机器人在旋转方面具有3个自由度。
平移关节自由度平移关节用于控制机器人在坐标系轴上的平移运动。
圆柱坐标机器人通常具有一个平移关节，用于在Z轴上进行上下平移。
根据平移关节的数量，可以推断出机器人在平移方面的自由度。
圆柱坐标机器人只具有一个平移关节，因此，在平移方面，它只有1个自由度。
自由度总结通过对圆柱坐标机器人旋转关节和平移关节的分析，我们可以得出结论：圆柱坐标机器人具有3个旋转自由度和1个平移自由度。
结论圆柱坐标机器人在空间中具有4个自由度。
其中，3个自由度用于旋转运动，1个自由度用于平移运动。
机电一体化课程设计-三自由度机械手设计要点
摘要本次设计实验用三自由度机械手为实验用专用机械手，主要由手爪、手臂、机身、机座等组成，具备上料、搬运等多种功能，本机械手机身采用机座式，实验对象围绕机座布置，其坐标形式为关节式，具有水平旋转、手臂竖直摆动等3个自由度；驱动方式为电机驱动，利用电机带动减速机，减速机减速后带动旋转轴实现各个回转运动。
电动驱动的优点是控制精度高，能精确定位，反应灵敏，可实现高速、高精度的连续轨迹控制，伺服特性好。
本次设计的机械手能对不同物体完成多种动作。
采用单片机控制系统，最终实现关节的伺服控制和制动、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的在线修改程序、设置参考点和回参考点。
关键词：机械手；电机驱动；伺服。
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第1章绪论 . (1)1.1 题目提出的意义 (1)1.2 国内外发展现状 (1)第2章方案的确定与比较分析 (3)2.1 机械手机械系统的比较与选择 (4)2.2 机械手驱动系统的比较与选择 (6)第3章驱动源的选择与设计计算 (9)3.1 主要技术参数的确定 (9)3.2 各关节电机的选择计算 (10)3.2.1 大臂旋转电机的选择 (11)3.2.2 小臂旋转电机的选择 (12)3.2.3 腰部旋转电机的选择 (13)第4章手部结构设计 (15)4.1 夹持式手部结构 (15)4.1.1 手指的形状和分类 (15)4.1.2 设计时考虑的几个问题 (15)4.2 手部夹紧气缸的设计 (16)4.2.1 弹簧的设计计算 (16)4.2.2 对于压缩弹簧稳定性的验算 (17)4.2.3 疲劳强度和应力强度的验算。
(17)4.2.4 手部驱动力计算 (18)4.2.5 气缸直径的设计计算 (19)4.2.6 缸筒壁厚的设计 (21)4.2.7 活塞杆运动行程的计算 (21)第5章各机械部件的设计选择与校核 (23)5.1 轴的设计与校核 (23)5.1.1 大臂旋转轴的设计 (23)5.1.2 大臂轴的强度校核 (24)5.2 键的选择与强度的校核 (27)5.3 轴承寿命的校核 (30)5.4 联轴器的选择与圆锥销的校核 (31)5.4.1 联轴器的选择. (31)5.4.2 联轴器圆锥销的校核 (32)第6章控制系统设计 (33)6.1 单片机最小系统 (33)6.1.1 8051单片机介绍 (34)6.2.2 复位电路 (36)6.1.3 振荡电路 (36)6.2 串行接口电路 (37)6.3 传感器 (38)6.3.1 传感器的选型 (38)6.3.2 硬件电路的设计 (39)6.4 电动机的控制 (40)6.4.1 L298N 电机驱动芯片简介 (40)6.4.2 硬件电路图 (41)结论 . (42)致谢 . (43)参考文献 . (44)CONTENTSAbstract . .............................................................................. 错误！未定义书签。
三自由度机器人设计毕业设计
三自由度机器人设计毕业设计摘要：本设计是三自由度机器人的设计，通过采用RV减速器作为驱动装置，通过电动机带动蜗杆蜗轮减速器旋转，通过蜗轮蜗杆和齿轮传动实现减速和增速的功能，并且控制电路的实现来实现机器人各轴的运动，以及检测电路来检测机器人工作状态下的速度和加速度。
控制系统包括PC端软件控制界面，方便实现人机交互控制；包括控制系统硬件的设计与制作以及相关软件的编写与调试。
设计包括对机器人硬件部分的安装、调试和机器人的基本操作控制等步骤。
机器人整体设计具有很好的灵活性、运动平稳性和可靠性。
关键词：三自由度机器人；RV减速器；控制系统；安装调试一、引言随着科技的不断进步，机器人的应用越来越广泛，特别是在工业生产、医疗、军事等领域中，机器人的应用已经成为了不可缺少的一部分。
而三自由度机器人的设计和制作，更是机器人的一个重要方向。
三自由度机器人可以实现三维空间的任意运动，大大提高了机器人的灵活性和适应性。
本文以三自由度机器人为研究对象，介绍其设计过程、控制系统以及安装调试过程。
二、设计方案1. 机器人总体结构三自由度机器人的总体结构主要包括驱动系统、控制系统、传感器检测系统、行走系统以及各种辅助装置等。
驱动系统采用RV减速器作为驱动装置，控制系统采用单片机作为控制核心，传感器检测系统采用光电编码器来实现速度和加速度的检测。
行走系统采用四个独立的驱动轮，保证机器人的运动稳定性。
2. 控制系统设计控制系统是整个机器人的核心部分，采用单片机作为控制核心，通过控制电路的实现来实现机器人各轴的运动。
同时，为了方便实现人机交互控制，设计PC端软件控制界面。
在软件设计方面，采用C语言编程，实现控制算法和控制逻辑。
同时，为了提高系统的可靠性和稳定性，设计了故障检测和报警系统。
三、硬件制作与安装1. 驱动装置驱动装置采用RV减速器作为驱动装置，RV减速器具有很高的传动效率、很大的输出扭矩、很小的噪音和很好的使用寿命等特点。