坐标式机械手
圆柱坐标式机械手
圆柱坐标式机械手圆柱坐标式机械手是一种常见的工业机器人，通过使用圆柱坐标系来表达其运动。
它的设计基于圆柱坐标系的特性，具有灵活性和适应性，能够在多种工业任务中发挥重要作用。
概述圆柱坐标系是一种三维坐标系，其中X轴与水平方向对齐，Y轴垂直于X轴并指向上方，Z轴与地面平行。
与笛卡尔坐标系不同，圆柱坐标系使用极坐标来表达位置，其中角度θ表示与X轴的夹角，半径r表示与原点的距离，高度z则表示垂直于XY平面的距离。
结构与动作圆柱坐标式机械手通常由基座、臂和末端执行器组成。
基座是机械手的底部支撑结构，臂负责连接基座和末端执行器，而末端执行器则是机械手的功能部分，用于执行各种任务。
机械手的关节通常由电动机驱动，使其能够完成各种运动。
与笛卡尔坐标系的机械手不同，圆柱坐标式机械手的关节通常沿着r、θ和z轴进行旋转和移动。
应用领域圆柱坐标式机械手广泛应用于各种工业领域，例如自动化生产线、物料搬运、装配和焊接等。
其主要优势在于适应性和灵活性，能够执行各种复杂任务。
以下是圆柱坐标式机械手的一些具体应用领域：1. 自动化生产线圆柱坐标式机械手能够在自动化生产线上完成物料搬运、装配和包装等任务。
其可以通过精确的控制和坐标定位来提高生产效率，并减少人工操作的风险。
2. 焊接与切割机械手在焊接和切割领域中发挥着重要作用。
圆柱坐标式机械手能够以精确的姿态和速度完成复杂的焊接和切割任务，提高生产效率和产品质量。
3. 实验研究科研领域中也广泛使用圆柱坐标式机械手进行实验研究。
其能够准确控制实验参数，提供稳定的实验环境，并帮助科学家进行数据收集与分析。
未来发展随着科学技术的进步，圆柱坐标式机械手在未来将继续发展和改进。
以下是一些可能的发展方向：•智能化：机械手可以与其他智能设备和系统进行交互，实现更高级别的自动化和人工智能应用。
•灵活性：机械手可以应对不同的任务和环境，具备更大的工作范围和适应能力。
•精确度：通过改进传感器和控制算法，机械手可以实现更高的精确度和稳定性。
圆柱坐标式机械手
圆柱坐标式机械手
圆柱坐标式机械手是一种基于圆柱坐标系设计的机械手臂，常用于工业生产线
中进行物料搬运、组装等任务。
其设计基于数学中的圆柱坐标系，通过旋转、伸缩等运动实现对工件的精准定位和操作。
结构组成
圆柱坐标式机械手通常由底座、转台、臂架、活动臂、末端执行器等部分组成。
底座固定在地面上，转台可实现水平旋转，臂架通过联轴器与转台相连，活动臂则连接在臂架上，末端执行器负责抓取、放置工件。
工作原理
圆柱坐标式机械手通过控制各关节的运动，实现对工件在水平平面内的定位及
动作。
通过联动转台和臂架，机械手可以在圆柱坐标系内实现三个自由度的运动。
同时，活动臂末端的执行器可根据需要旋转、张合，完成对工件的精确处理。
应用领域
圆柱坐标式机械手适用于需要大范围工作空间及较高精度要求的场景，如汽车
装配线、电子产品制造等。
因其结构简单、操作方便，广泛应用于自动化生产线中，提高了生产效率及产品质量。
发展趋势
随着工业自动化程度的不断提高，圆柱坐标式机械手在工业生产中的应用前景
广阔。
未来，随着技术的不断创新和升级，圆柱坐标式机械手将在精度、速度、功能等方面有所突破，更好地满足各行业的生产需求。
圆柱坐标式机械手的出现，为工业生产带来了更便捷、高效的解决方案，促进
了工业自动化技术的发展。
其优势在于灵活性强、操作简便、可靠性高，将在未来的工业生产中发挥越来越重要的作用。
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。
机械臂分类知识分享
机械臂分类一、球坐标式机械手1．球坐标式机械手是一种自由度较多、用途较广的机械手。
球坐标式机械手的工作范围包括一个旋转运动、两个旋转运动、两个旋转运动加一个直线运动。
1、球坐标式机械手的基本动作（1）手臂上下运动，即俯仰运动。
（2）手臂左右运动，即回转运动。
（3）手臂前后运动，即伸缩运动。
（4）手腕上下弯曲。
（5）手腕左右摆。
（6）手腕旋转运动。
（7）手爪夹紧运动。
（8）机械手整体移动。
2.球坐标式机械手的特点球坐标式机械手的特点是将手臂装在枢轴上，枢轴又装在叉形架上，能在垂直面内做圆弧状上下俯仰运动，它的臂可做伸缩，横向水平摆动，还可以上下摆动，工作范围和人手的动作类似。
能自动选择最合理的动作线路，所以工效高。
另外，由于上下摆动，它的相对体积小，而动作范围大。
以行程为203mm工作油缸为例，其手臂的上下移动距离就能达到2450mm。
若采用圆柱坐标式则其高度就要达到2450mm。
因为球坐标式机械手比较灵活如果考虑三维扫描设计的话可以考虑球坐标式机械手二、关节式机械手1.关节式机械手是一种适用于靠近机体操作的传动形式。
它像人手一样有肘关节，可实现多个自由度，动作比较灵活，适于在狭窄空间工作。
2.关节式机械手的特点关节式机械手有大臂与小臂摆动，以及肘关节和肩关节的运动。
为具有人手操作的机能，需要研制最合适的结构。
关节式机械手的传动机构采用齿轮式、齿条式和摆动式。
其传动机构采用哪种形式，主要根据工件的轻重来决定。
若按摆动式扭矩来设计，则油缸将加大，而装载油缸的机架也将随之加大。
特别是靠近关节式前端关节部分的重量对肩部影响很大。
传动机构在承受负荷的同时必须承受自重，因此，传动效率低。
如需要大的转动角，则宜采用摆动油缸。
三、直角坐标式机械手1.直角坐标式机械手是适合于工作位置成行排列或传送带配合使用的一种机械手。
它的手臂可以伸缩，左右和上下移动，按直角坐标形式x、y、z 3个方向的直线进行运动。
其工作范围可以是1个直线运动、2个直线运动或是3个直线运动。
机械臂分类
一、球坐标式机械手1．球坐标式机械手是一种自由度较多、用途较广的机械手。
球坐标式机械手的工作范围包括一个旋转运动、两个旋转运动、两个旋转运动加一个直线运动。
1、球坐标式机械手的基本动作（1）手臂上下运动，即俯仰运动。
（2）手臂左右运动，即回转运动。
（3）手臂前后运动，即伸缩运动。
（4）手腕上下弯曲。
（5）手腕左右摆。
（6）手腕旋转运动。
（7）手爪夹紧运动。
（8）机械手整体移动。
2.球坐标式机械手的特点球坐标式机械手的特点是将手臂装在枢轴上，枢轴又装在叉形架上，能在垂直面内做圆弧状上下俯仰运动，它的臂可做伸缩，横向水平摆动，还可以上下摆动，工作范围和人手的动作类似。
能自动选择最合理的动作线路，所以工效高。
另外，由于上下摆动，它的相对体积小，而动作范围大。
以行程为203mm工作油缸为例，其手臂的上下移动距离就能达到2450mm。
若采用圆柱坐标式则其高度就要达到2450mm。
因为球坐标式机械手比较灵活如果考虑三维扫描设计的话可以考虑球坐标式机械手二、关节式机械手1.关节式机械手是一种适用于靠近机体操作的传动形式。
它像人手一样有肘关节，可实现多个自由度，动作比较灵活，适于在狭窄空间工作。
2.关节式机械手的特点关节式机械手有大臂与小臂摆动，以及肘关节和肩关节的运动。
为具有人手操作的机能，需要研制最合适的结构。
关节式机械手的传动机构采用齿轮式、齿条式和摆动式。
其传动机构采用哪种形式，主要根据工件的轻重来决定。
若按摆动式扭矩来设计，则油缸将加大，而装载油缸的机架也将随之加大。
特别是靠近关节式前端关节部分的重量对肩部影响很大。
传动机构在承受负荷的同时必须承受自重，因此，传动效率低。
如需要大的转动角，则宜采用摆动油缸。
三、直角坐标式机械手1.直角坐标式机械手是适合于工作位置成行排列或传送带配合使用的一种机械手。
它的手臂可以伸缩，左右和上下移动，按直角坐标形式x、y、z 3个方向的直线进行运动。
其工作范围可以是1个直线运动、2个直线运动或是3个直线运动。
圆柱坐标式机械手结构设计
圆柱坐标式机械手结构设计引言圆柱坐标式机械手广泛应用于工业自动化领域，具有较高的灵活性和精度。
本文将对圆柱坐标式机械手的结构设计进行详细分析与探讨。
结构设计方案圆柱坐标式机械手的结构设计包括机械结构和控制系统两个方面。
机械结构设计1. 基座：机械手的基座是安装机械手关节的支撑结构，通常采用坚固的钢板焊接而成，以确保机械手在工作中的稳定性和刚性。
2. 旋转关节：旋转关节是机械手的第一关节，它负责控制机械手在水平面内的旋转运动。
通常采用电机驱动的齿轮传动机构实现旋转运动，并通过编码器测量旋转角度，以提供反馈控制。
3. 升降臂：升降臂是机械手的第二关节，它负责控制机械手的垂直运动。
升降臂通常由伸缩式气缸或电动升降装置实现，通过伸缩运动来控制机械手的升降。
4. 伸缩臂：伸缩臂是机械手的第三关节，它负责控制机械手在水平方向的伸缩运动。
伸缩臂通常采用液压缸或气缸驱动，通过伸缩运动来控制机械手的伸缩距离。
5. 夹爪：夹爪是机械手的末端执行器，用于抓取和放置工件。
夹爪通常采用气动或电动夹持机构，以实现对工件的抓取和释放操作。
控制系统设计1. 运动控制：机械手的运动控制系统通常由计算机或嵌入式控制器控制。
控制系统接收传感器反馈的位置信息和运动目标，通过控制算法计算出适当的控制信号，并驱动相应的执行机构，实现机械手的运动控制。
2. 位置检测：位置检测是机械手控制系统的关键环节，通过编码器、光电开关或激光测距传感器等设备，实时检测机械手各关节的位置，并将位置信息反馈给控制系统，以实现精确的位置控制。
3. 安全保护：机械手在工作中需要与人类共同操作，在设计控制系统时需要考虑安全保护措施。
例如，设置急停开关、防止碰撞传感器和安全光栅等设备，以确保机械手在意外情况下能够停止运动并保护操作人员的安全。
结论圆柱坐标式机械手的结构设计是实现其高精度、高效率工作的基础。
合理的机械结构和控制系统设计可以提高机械手的运动灵活性和精度，从而满足各种工业生产需求。
圆柱坐标式机械手图片
圆柱坐标式机械手简介机械手作为一种自动化设备，在现代工业领域扮演着重要的角色。
圆柱坐标式机械手是其中一种常见的机械手类型，其运动方式与圆柱坐标系的运动方式相似。
本文将介绍圆柱坐标式机械手的结构和工作原理。
结构圆柱坐标式机械手通常由基座、旋转关节、伸缩关节和末端执行器组成。
•基座：机械手的基座是机械手的稳定支撑结构，通常由重型金属材料制成，以确保机械手的稳定性。
•旋转关节：机械手的旋转关节通常由电机驱动，用于实现机械手在水平方向上的旋转运动。
旋转关节通常由齿轮、链条或皮带传动机构驱动，以确保转动的精度和可靠性。
•伸缩关节：机械手的伸缩关节用于控制机械臂的伸缩长度，以实现机械手在垂直方向上的运动。
伸缩关节通常由液压或气压系统驱动，以确保伸缩的平稳和精确性能。
•末端执行器：机械手的末端执行器是机械手的功能部件，根据实际工作需求不同而不同。
末端执行器可以是夹具、工具、吸盘等，用于抓取、加工或组装工件。
工作原理圆柱坐标式机械手的工作原理可以简单描述为以下步骤：1.获取工件位置：通过传感器或视觉系统，机械手可以获取待处理工件的位置和姿态信息。
2.运动规划：根据目标位置和姿态信息，机械手通过运动规划算法计算出机械臂实际需要控制的运动轨迹。
3.控制运动：通过控制电机、液压或气压系统，机械手控制旋转关节和伸缩关节实现运动轨迹上的各个点的精确运动。
4.执行任务：当机械手移动到目标位置时，末端执行器执行相应的任务，如抓取、加工或组装等。
5.完成任务：任务执行完成后，机械手退回到初始位置，等待下一次任务。
应用领域圆柱坐标式机械手广泛应用于各种领域。
以下是一些常见的应用领域：1.制造业：机械手在制造业中扮演着重要的角色，可以用于物料搬运、产品组装、焊接、喷涂、包装等各种工序。
2.食品加工：机械手在食品加工行业中可以用于食品的分拣、包装、搬运等工作，提高生产效率和食品安全性。
3.医疗领域：机械手在医疗领域中可以用于手术辅助、药物配送、实验操作等工作，提高医疗质量和效率。
球坐标式四自由度机械手设计
摘要机械手与机械人是二十世纪五十年代以后,伴随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用,而迅速发展起来的一门新兴技术。
它综合应用了机械、电子、自动控制等先进技术以及物理，生物等学科的基础知识实现机械化与自动化的有机结合。
它不仅在工业生产上，而且对宇宙开发，海洋开发，军事工程和生物医学等方面都起着推动的作用，因而日益受到世界许多国家政府，学术团队和科学技术人员的重视，毫无疑问，这门技术将具有广阔的发展前景。
在生产现代化领域里，材料的搬运，机床的上下料，整机的装配等是个薄弱环节。
在机械工业部门，这些工序的费用占全部加工费用三分之二以上，而且绝大多数的事故发生在这些工序，自动上下料装置和工业机械手就是为实现这些工序的自动化而采用的。
通用机械手在工业生产中的应用只有二十来年的历史，这种装置在国外得到相当重视，到七十年代，其品种和数量都有很大的发展，并且研制了具有各种感觉器官的机器人。
关键词：机械手液压缸PLC自由度控制阀目次摘要 (1)1 绪论 (1)2 设计参数 (7)2.1设计题目 (7)球坐标式四自由度机械手设计 (7)2.2 初始参数与设计要求 (7)3设计方案的拟定 (8)3.1初步分析 (8)3.2 执行机构 (8)3.2.1手部 (8)3.2.2腕部 (8)3.2.3臂部及机身 (9)3.3 驱动机构 (9)3.4控制机构 (10)4 机械手手部的设计计算 (10)4.1设计计算 (10)4.2机械手手抓夹持精度的分析计算 (13)5 腕部的设计计算 (14)5.1 腕部设计的基本要求 (14)5.2 腕部的结构以及选择 (15)5.2.1典型的腕部结构 (15)5.2.2 腕部结构和驱动机构的选择 (15)5.3腕部的设计计算 (15)5.3.1 腕部设计考虑的参数 (15)5.3.2 腕部的驱动力矩计算 (15)6腕部与臂部连接处的回转液压缸的设计计算 (17)6.1驱动力矩的计算 (18)6.1.1惯性力矩的计算 (18)6.1.2摩擦阻力矩M摩的计算 (18)6.1.3偏重力矩M偏的计算 (18)6.2回转液压缸的确定 (18)7 臂部的设计计算 (19)7.1 臂部设计的基本要求 (19)7.2 手臂的典型机构以及结构的选择 (20)7.2.1典型的臂部运动结构 (20)7.2.2手臂运动机构的选择 (21)7.3 手臂直线运动的驱动力计算 (21)7.3.1手臂摩擦力的分析与计算 (21)7.3.2手臂惯性力的计算 (23)7.3.3密封装置的摩擦阻力 (23)7.4 确定液压缸工作压力和结构 (23)7.4.1确定液压缸的结构尺寸 (23)7.5液压缸盖螺钉的计算 (26)8臂部俯仰缸的设计计算 (27)8.1驱动力矩的计算 (29)8.2俯仰摆动油缸驱动力的计算 (29)8.3俯仰摆动油缸的设计计算 (30)8.4液压缸盖螺钉的计算 (30)9 机身的设计计算 (32)9.1 机身的整体设计 (32)9.2 机身回转机构的设计计算 (33)9.2.1 回转缸驱动力矩的计算 (33)9.3回转缸尺寸的初步确定 (34)10机械手液压系统工作原理 (34)10.1 能量转化简图 (34)10.2 液压系统的组成 (35)10.3 液压传动系统机械手的特点 (35)10.4 油缸泄漏问题与密封装置 (36)10.4.1 活塞式油缸的泄漏与密封 (36)10.4.2 回转油缸的泄漏与密封 (36)10.5 液压系统传动方案的确定 (37)10.5.1 各液压缸的换向回路 (37)10.5.2 调速方案 (37)10.5.3 减速缓冲回路 (38)10.5.4 系统安全可靠性 (38)10.5.5 机械手的动作分析 (38)11机械手的PLC控制系统设计 (40)11.1 用于控制机械手的PLC简介 (41)11.1.1 PLC简介 (41)11.1.2 机械手PLC的选用 (41)11.2工业用机械手的动作顺序的PLC编程 (42)12 设计感想 (46)13 参考文献 (48)1 绪论(1)机械手的概述工业机械手（以下简称机械手）是近代自动控制领域中出现的一项新技术，作为多学科融合的边沿学科，它是当今高技术发展最快的领域之一，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。
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坐标式机械手
1、坐标式机械手动作原理图
2、操纵要求：将物体从位置A搬至位置B
动作顺序：
机械手从原点位置起始下移到A处下限位→从A处夹紧物体后上升至上限位→右移至右限位→机械手下降至B处下限位→将物体放置在B处后→上升至上限位→左移至左限位（原点）为一个循环。
上限、A、B下限、左限、右限分别由限位开关操纵；机械手设置起动和停止开关。
机械手夹紧或松开的工作状态以及到达每一个工位时，均应有状态显示。
机械手的夹紧和放松动作均应有1s延时，然后上升；机械手每到达一个位置均有0.5s的停顿延时，然后进行下一个动作。
若机械手停止时不在原点位置，可通过手动开关分别操纵机械手的上升和左移，使之回到原点。
要求循环工作1小时时，判定机械手是否夹有物体，若没有，则赶忙自动停止工作并警铃报警；若夹有物体，则连续工作至物体放置到B 位后自动停止工作并警铃报警。
3、I/O编址并画出工作框图
4、编程并调试
5、I/O端子接线图。