-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
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。
圆柱坐标机器人自由度怎么算
圆柱坐标机器人自由度的计算在机器人学领域，机器人的自由度是指系统具有的独立运动能力的数量。
自由度决定了机器人在执行任务时的灵活性和可操作性。
对于圆柱坐标机器人来说，其自由度的计算相对简单且直观。
圆柱坐标机器人的自由度定义圆柱坐标机器人是一种以极坐标系为基础的机器人系统，其关节结构与其运动范围密切相关。
圆柱坐标机器人通常由一个旋转关节和一个直线运动关节组成。
旋转关节用于控制机器人在水平方向上的旋转，而直线运动关节用于控制机器人在垂直方向上的移动。
圆柱坐标机器人自由度的计算方法要计算圆柱坐标机器人的自由度，首先需要确定机器人系统中独立自由度的数量。
圆柱坐标机器人的自由度由两个关节决定，分别是旋转关节和直线运动关节。
因此，圆柱坐标机器人的自由度可以表示为：自由度 = 旋转关节的自由度 + 直线运动关节的自由度旋转关节的自由度圆柱坐标机器人的旋转关节自由度取决于其在水平方向上的旋转范围。
如果旋转关节可旋转一周（360度），则其自由度为1。
如果旋转关节具有更大的旋转范围，例如两周（720度），则其自由度为2。
根据实际机器人系统的设计，可以确定旋转关节的自由度。
直线运动关节的自由度圆柱坐标机器人的直线运动关节自由度与其在垂直方向上的运动范围有关。
如果直线运动关节可以实现无限长的垂直移动，则其自由度为1。
但如果直线运动关节有限制的垂直运动范围，例如只能上下移动一定距离，则其自由度可能小于1。
根据机器人系统的具体设计，可以确定直线运动关节的自由度。
圆柱坐标机器人自由度的示例计算假设我们有一个圆柱坐标机器人，其旋转关节可以旋转一周（360度），直线运动关节可以无限长地垂直移动。
根据上述计算方法，我们可以得出该机器人的自由度：自由度 = 旋转关节的自由度 + 直线运动关节的自由度= 1 + 1= 2因此，这个圆柱坐标机器人具有2个独立自由度，它可以在平面内进行旋转和在垂直方向上进行无限长的垂直移动。
总结圆柱坐标机器人的自由度是通过计算旋转关节和直线运动关节的自由度之和得出的。
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。
三自由度机器人设计
三自由度机器人设计摘要在工业上，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。
本设计为三自由度直角坐标型工业机器人，其工作方向为三个直线方向。
在控制器的作用下，它执行将工件从一个地方搬到另一个地方这一简单的动作,本文是对整个设计工作较全面的介绍和总结。
关键词：三自由度直角坐标工业机器人目录摘要 (II)Abstract (II)前言 (1)第1章概述...‥ (2)1.1机器人概述 (2)1.2机器人的历史和现状 (4)1.3机器人的发展趋势 (6)第2章总体设计 (8)2.1 机器人的组成及各部分关系概述 (8)2.2 总体方案拟定 (9)2.3 驱动方式的选择 (11)第3章机械系统设计 (13)3.1 机械手的结构设计 (13)3.2 传动丝杆的设计 (17)3.3 导轨的设计 (20)3.4 轴承的选择 (21)3.5 电机的选择 (22)第4章总结 (25)致谢 (27)参考文献 (27)前言随着现代化科学技术的飞速发展和社会的进步，自动化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。
机器人就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工，大大降低了劳动力，并且大大增加了工作效率和降低了产品的成本，对现代社会发展起到非常重要的作用，但现在的工业机器人只是在危险作业（广义的）、多粉尘、高温、噪声、工作空间狭小等不适于人工作业的环境。
还有它可按照事先制订的作业程序完成规定的操作，但还不具备传感反馈能力，不能应付外界的变化。
如发生某些偏离时，就将引起零部件甚至机器人本身的损坏。
针对于上述各个领域的机器人系统的应用和研究对系统本身也提出越来越多的要求。
制造业要求机器人系统具有更大的柔性和更强大的编程环境，适应不同的应用场合和多品种、小批量的生产过程。
三自由度圆柱坐标型工业机器人设计
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
设计要求：
综合运用所学知识,搜集有关资料 独立完成三自由度圆柱坐标型工业机 器人操作机和驱动单元的设计工作。
原始数据：自动线上有Ａ，Ｂ两条输 送带之间距离为1.5m，需设计工业器
人将一零件从A带送到B带。 零件尺寸：内孔 ￠100，
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
材料，它的结构如图。
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
驱动方式的选择:
由上表可知步进电机应用于驱动工
业机器人有着许多无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
圆柱坐标机器人
圆柱坐标机器人
圆柱坐标机器人是一种高度灵活的工业机器人系统，它能够在一定空间内完成
各种复杂的操作任务。
与传统的直角坐标机器人相比，圆柱坐标机器人具有更大的工作半径和更灵活的操作能力，因此在许多领域得到了广泛的应用。
工作原理
圆柱坐标机器人采用圆柱坐标系作为工作空间的参考系，其关节和运动轴线按
照圆柱坐标系的方式进行排列和运动。
这种设计使得机器人在工作时能够更加高效地运动和定位，从而提高了工作效率和精度。
应用领域
圆柱坐标机器人广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备组装等领域。
在汽
车制造中，圆柱坐标机器人可以完成焊接、喷涂、贴标等工序；在航空航天领域，可以用于装配和检测飞机零部件；在电子设备组装中，可以完成精细的组装工作。
技术特点
圆柱坐标机器人具有运动自由度高、运动范围广、操作精度高等特点。
其采用
先进的传感器和控制系统，能够实现高速、高效的工作。
同时，圆柱坐标机器人还具有较强的适应性，能够适用于不同形状、尺寸和重量的工件。
发展趋势
随着工业自动化的不断推进，圆柱坐标机器人的应用领域将不断扩大。
未来，
圆柱坐标机器人将更加智能化、柔性化，能够适应多样化的生产需求，为人类创造更多的生产价值。
圆柱坐标机器人的出现对于推动工业制造的现代化和智能化发展具有重要意义，相信在未来的发展中，圆柱坐标机器人将发挥越来越重要的作用，为社会经济发展做出积极贡献。
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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专业：机械设计制造及其自动化，学号：2001121622，姓名：刘建军指导老师：李作全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。
它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新研究成果，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高科技发展的重要方面。
工业机器人的研究、制造和应用水平，是一个国家科技水平和经济实力的象征，正受到许多国家的广泛重视。
目前，工业机器人的定义，世界各国尚未统一，分类也不尽相同。
最近联合国国际标准化组织采纳了美国机器人协会给工业机器人下的定义：工业机器人是一种可重复编程的多功能操作装置，可以通过改变动作程序，来完成各种工作，主要用于搬运材料，传递工件。
参考国外的定义，结合我国的习惯用语，对工业机器人作如下定义：工业机器人是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动操作机械。
主要用于加工自动线和柔性制造系统中传递和装卸工件或夹具。
工业机器人以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种操作。
工业机器人的发展，由简单到复杂，由初级到高级逐步完善，它的发展过程可分为三代：第一代工业机器人就是目前工业中大量使用的示教再现型工业机器人，它主要由手部、臂部、驱动系统和控制系统组成。
它的控制方式比较简单，应用在线编程，即通过示教存贮信息，工作时读出这些信息，向执行机构发出指令，执行机构按指令再现示教的操作。
第二代机器人是带感觉的机器人。
它具有寻力觉、触觉、视觉等进行反馈的能力。
其控制方式较第一代工业机器人要复杂得多，这种机器人从1980年开始进入了实用阶段，不久即将普及应用。
第三代工业机器人即智能机器人。
这种机器人除了具有触觉、视觉等功能外，还能够根据人给出的指令认识自身和周围的环境，识别对象的有无及其状态，再根据这一识别自动选择程序进行操作，完成规定的任务。
并且能跟踪工作对象的变化，具有适应工作环境的功能。
这种机器人还处于研制阶段，尚未大量投入工业应用。
第2章工业机器人的总体设计2.1 工业机器人的组成及各部分关系概述图2-1 工业机器人的组成图它主要由机械系统(执行系统、驱动系统)、控制检测系统及智能系统组成。
A、执行系统：执行系统是工业机器人完成抓取工件，实现各种运动所必需的机械部件，它包括手部、腕部、机身等。
（1）手部：又称手爪或抓取机构，它直接抓取工件或夹具。
（2）腕部：又称手腕，是连接手部和臂部的部件，其作用是调整或改变手部的工作方位。
（3）臂部：是支承腕部的部件，作用是承受工件的负荷，并把它传递到预定的位置。
（4）机身：是支承手臂的部件，其作用是带动臂部自转、升降或俯仰运动。
B、驱动系统：为执行系统各部件提供动力，并驱动其动力的装置。
常用的机械传动、液压传动、气压传动和电传动。
C、控制系统：通过对驱动系统的控制，使执行系统按照规定的要求进行工作，当发生错误或故障时发出报警信号。
D、检测系统：作用是通过各种检测装置、传感装置检测执行机构的运动情况，根据需要反馈给控制系统，与设定进行比较，以保证运动符合要求。
图2-2 各部分关系图2.2工业机器人的设计分析2.2.1 设计要求综合运用所学知识,搜集有关资料独立完成三自由度圆柱坐标型工业机器人操作机和驱动单元的设计工作。
原始数据：自动线上有Ａ，Ｂ两条输送带之间距离为 1.5m，需设计工业机器人将一零件从A带送到B带。
零件尺寸：内孔￠100，壁厚 10，高 100。
零件材料：45钢。
2.2.2 总体方案拟定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，用小型液压缸驱动夹紧。
图2-3 机器人外形图2.2.3工业机器人主要技术性能参数工业机器人的技术参数是说明其规格和性能的具体指标。
主要技术参数有如下：A、抓取重量：抓取重量是用来表明机器人负荷能力的技术参数，这是一项主要参数。
这项参数与机器人的运动速度有关，一般是指在正常速度下所抓取的重量。
B、抓取工件的极限尺寸：抓取工件的极限尺寸是用来表明机器人抓取功能的技术参数，它是设计手部的基础。
C、坐标形式和自由度：说明机器人机身、手部、腕部等共有的自由度数及它们组成的坐标系特征。
D、运动行程范围：指执行机构直线移动距离或回转角度的范围，即各运动自由度的运动量。
根据运动行程范围和坐标形式就可确定机器人的工作范围。
E、运动速度：是反映机器人性能的重要参数。
通常所指的运动速度是机器人的最大运动速度。
它与抓取重量、定位精度等参数密切有关，互相影响。
目前，国内外机器人的最大直线移动速度为1000mm/s左右，一般为200～400mm/s；回转速度最大为180º/s，一般为50º/s。
F、定位精度和重复定位精度：定位精度和重复定位精度是衡量机器人工作质量的一项重要指标。
G、编程方式和存储容量。
本设计中的三自由度圆柱坐标型工业机器人的有关技术参数见表1-1。
第3章工业机器人的机械系统设计3.1 工业机器人的运动系统分析3.1.1 机器人的运动概述工业机器人的运动，可从工业机器人的自由度，工作空间和机械结构类型等三方面来讨论。
如图2-1所示，为工业机器人机构的简图。
图3-1 机构简图a．工业机器人的运动自由度所谓机器人的运动自由度是指确定一个机器人操作位置时所需要的独立运动参数的数目，它是表示机器人动作灵活程度的参数。
本设计的工业机器人具有四转动副和移动副两种运动副，具有手臂伸降，旋转，前后往复三自由度。
b．机器人的工作空间和机械结构类型（1）工作空间工作空间是指机器人正常运行时，手部参考点能在空间活动的最大范围，是机器人的主要技术参数，工作空间图如图3-2。
图3-2 工作空间图（2）机械结构类型圆柱坐标型为本设计所采用方案，这种运动形式是通过一个转动，两个移动，共三个自由度组成的运动系统（代号RPP），工作空间图形为圆柱形。
它与直角坐标型比较，在相同的工作条件下，机体占体积小，而运动范围大。
3.1.2机器人的运动过程分析工业机器人的运动过程中各动作如图3-3和表3-1。
图3-3表3-1实现运动过程中的各工步是由工业机器人的控制系统和各种检测原件来实现的，这里尤其要强调的是机器人对工件的定位夹紧的准确性，这是本次设计成败之关键所在。
3.2工业机器人的执行机构设计3.2.1 末端执行机构设计工业机器人的末端执行机构设计是用来抓持工件或工具的部件。
手部抓持工件的迅速、准确和牢靠程度都将直接影响到工业机械手的工作性能，它是工业机械手的关键部件之一。
3.2.1.1 设计时要注意的问题：a. 末端执行机构应有足够的夹紧力，为使手指牢靠的夹紧工件，除考虑夹持工件的重力外，还应考虑工件在传送过程中的动载荷。