按機械手手臂的不同形式及組合情況其活動範圍也是不同的，基本上可以分為四種運動形式：直角座標式、圓柱座標式、球座標式、關節座標式。根據工作要求可選擇直角座標式，具體設計成懸掛式。
其優點為：
（1）多臂懸掛式的機械手對剛性聯結的自動生產線非常實用，可以在各工位間傳遞工件，各臂均懸掛在生產線上方的橫樑上，臂間距離和工位距離相等，手臂可同步地沿橫樑平移乙個工位間距，把工件從乙個工位移動到下乙個工位，可以減少隨行夾具和其他裝置，提高自動化程度。
（2）懸掛式機械手占地面積小，能有效的利用空間。
（3）懸掛式機械手結構簡單，成本底。
該凸輪軸加工自動線上的送料機械手採用液壓驅動，plc控制，其中採取液壓驅動有以下優點：
（1）壓力高，可實現較大的驅動力，且機構可以做的輕小，緊湊。
（2）可實現無級變速，定位精度高，系統固有頻率小，壓力、容量調節容易。
（3）重量小，慣性小，可以做到快速的變速和換向，控制容易，動作平穩，滯後小。
機械手的主要技術引數包括抓重、自由度、定位精度、重複定位精度、工作範圍、最大速度及承載能力。
主要引數如下：
抓重3kg
自由度3個
工作範圍前後移動：1800mm
上下公升降：350mm
橫移：50mm
驅動方式： 液壓驅動
控制方式plc控制
緩衝方式節流迴路
圖一上下料機械手簡圖
該加工自動線上有五隻送料機械手，它們的結構完全相同，均能作前後移動、上下公升降和橫移運動。（上下料機械手簡圖如圖一）前後移動、公升降和橫移運動是各自的伸縮油缸帶動的，自動線的各工序按照加工順序（從左向右）依次排列的。如圖二所示：
圖二凸輪軸自動線機械手配置圖
該送料機械手的動作順序為：原位——下降（抓料）——向左橫移——上公升——向後橫移——下降——向右橫移（放料）——上公升——向後橫移——原位
上下料機械手由幾個主要組成部分：（1）前後行走機構（帶滾輪的三角形支架）；（2）橫移油缸及其滾輪機構；（3）公升降油缸；（4）手部支撐板；（5）機械手手部（兩個夾持式手部）。
送料機的公升降油缸和橫移油缸用螺栓聯接，橫移油缸上帶有四個滾輪，它們被支撐在滾道上，滾道通過乙個聯接板固定安裝在前後行走機構上，從而使兩部分結合起來。
前後行走機構安裝在橫樑上，它由6個滾輪和三角形支架，其滾輪安裝在懸掛支架橫樑的滾道上，使機械手成懸掛式。前後行走機構三角形支架與拉桿用螺紋聯接成一體，當機械手工作時由前後移動油缸的活塞桿，通過支架和拉桿（兩桿固定聯接）從而帶動五隻送料機械手的前後行走機構，同步的實現各工序間的前後移動，其行程為1800mm.。
送料機械手的公升降和橫移運動是由其公升降油缸和橫移油缸來實現的，以便將工件送到工具機的頂尖處，在公升降油缸活塞桿的端部固定安裝著手部支撐板，支撐板上裝有兩對齒輪齒條式手部及齒輪齒條式定位手部，從而保證將工件夾緊且定位。
手部機構是機械手直接用於抓取和握緊（或吸附）或夾持專用工具進行操作的部件，它具有模仿人手動作的功能，並安裝於機械手前端。
根據所要夾持的工件，選用鉗爪式手部，其選用時應考慮：
1.應具有足夠的的夾緊力
機械手的手部機構靠鉗爪夾緊工件後便把工件從乙個位置移動到另乙個位置，由於工件本身的重量以及移動過程中產生的慣性和振動等，鉗爪必須有足夠大的夾緊力才能防止工件在移動過程中脫落，一般要求夾緊力n為工件重量的2-3倍。
手部夾緊力的計算：
手指對工件的夾緊力可按公式計算：fn ≥k1k2k3g
式中 k1—安全係數，通常取1.2～2.0；
k2—工作情況係數，主要考慮慣性力的影響。
k2可近似按下式估算：k2=1+a/g,a=vmax/t響
k3—方位係數，根據手指與工件形狀以及手指與工件位置不同進行選定。按表選取
g—被抓取工件所受重力（n）
這裡 k1=1.8
k2=1+a/g=1+200×10(-3)/9.8×0.1=1.2
k3=1
g=3×9.8n
∴ fn=1.8×1.2×1×3×9.8n=63.5n
驅動力為f，由fn=r×f/2b，其中r為扇形齒輪的半徑，
這裡 r=18㎜，b=100㎜
則 f=2bfn/r=2×100×63.5/18 n=705.6 n
2.應具有足夠的張開角
鉗爪為了抓取和鬆開工件，必須具有足夠大的張開角度來適應較大的直徑範圍，而且夾持工件的中心位置變化要小（即定位誤差要小），對於移動式鉗爪要有足夠大的移動範圍。
3.應能保證工件的可靠定位
為了使鉗爪和被夾持的工件保持準確的相對位置，必須根據被抓取的工件的形狀，選用相應的鉗爪形狀來定位。
4.應具有足夠的強度和剛度
鉗爪除受到被夾持工件的反作用外，還受到機械人手部在運動過程中產生的慣性力和振動的影響，若沒有足夠的強度和剛度則會發生折斷或彎曲變形，因此對於受力較大的鉗爪應進行必要的強度和剛度計算。
5.應適應被抓取物件的要求
適應工作的形狀：工件的形狀為圓柱形，可採用帶「v」型鉗口的手爪：工件為圓柱狀，可選用圓弧形二指或三指爪，對於特殊形狀的工件應設計與工件相適應的手爪。
適應工件被抓取部位的尺寸：工件被抓取部位的尺寸可能是不變的，若加工尺寸略有變化，那麼鉗爪應能適應尺寸變化的要求。工件表面質量要求高的，對鉗爪應採取相應的措施，如加軟墊等。
要適應工作位置的狀況：如工作位置較窄小可用薄片形鉗爪。
6.盡可能具有一定的通用性
鉗爪一般專用性較強，在可能的情況下，應考慮到產品零件的更換，為適應不同形狀和尺寸的要求。可將鉗爪製成組合式結構，迅速更換不同的鉗爪部件及附件來擴大手部機構的使用範圍。
由此，根據所夾持的凸輪軸的外形，可初選齒輪傳動的回轉型手指。其最大特點是結構簡單。
因工件較長，故選用雙手雙指式來夾持工件的兩端，其工作原理為：當機械手向下運動時，手指內側的斜面碰觸工件表面而使手指張開，工件進入手指上的圓弧面處，靠電磁閥控制手指的張開和閉和。
手指和工件相接觸的部分，我們將之設計為圓弧狀，這是由於該機械夾緊手部所要夾持的工件為圓柱形，可使工件與手指接觸更為緊密，減小運送過程中的振動，提高可靠性。為了保證凸輪軸的可靠定位，在手部支撐板的中間裝有乙個定位手部。
由於所設計的送料機械手的手部沒有迴轉、俯仰和擺動等運動，所以沒有手腕的設計。
1.手臂的組成和作用
臂部是工業機械手的重要組成部分，其作用是支撐手部和腕部，改變手部在空間的位置，臂部一般與控制系統和驅動系統一起安裝在機身上，機身可以是固定式的，也可以是行走式的，即可沿地面或導軌運動。
手臂的組成部分如管路、冷卻裝置、行程定位裝置、油缸、反饋裝置等直接影響機械手的工作效能。因此在設計過程中要注意以下幾點：
1 臂部應承載能力大、剛度好、自重輕
1 手臂的的截面形狀要選擇合理
② 合理布置作用力的位置和方向
在結構設計時應該結合具體受力情況，使個作用力引起的變形相互抵消。
③ 注意簡化結構
元件越多，間隙越大，剛性就越低，因此應盡量使結構簡單。
④ 提高配合精度
2 臂部速度要高，慣性要小
應儘量減少手臂的重量，減少手臂運動的輪廓尺寸，減少迴轉半徑。
3 手臂動作應靈活
為減少手臂運動件之間的雲工阻力，盡可能用滾動摩擦代替滑動摩擦，其傳動件、導向件和定位件布置應合理，使手臂運動過程盡可能平衡，以減少對公升降支承軸線的偏心力矩，以防卡死。
2.手臂的設計計算
⑴公升降油缸的驅動力計算
其受力分析如圖三：
圖三公升降油缸受力圖
驅動力上公升時
下降時式中 g— 臂部運動部件的重量(n)
公升降油缸手臂重量計算：
工件：3㎏；手部：4㎏；導向杆：1㎏；
活塞桿：1/4×π×d2×h×ρ=1/4×π×202×428×7.8×10-6 =1.1㎏
缸體：壁厚取δ=8㎜，
2×π×r×h×δ×ρ=2×π×20×360×8×7.8×10-6 =2.8㎏
油：π×d2×h×ρ=π×402×350×0.8×10-6=1.4㎏
活塞：1/4×π×d2×h×ρ=1/4×π×402×10×7.8×10-6=0.1㎏
總重量：3+4+1.1+1.4+0.1=9.6㎏
考慮到安全係數，取總重量m為20㎏，則g=20×9.8=196n
— 起動的慣性力(n)；可按如下近似計算：
式中， δv—速度變化量（m/s）,又δv最大為200㎜/s,
δt—啟動過程的時間（s）,一般為0.01～0.15；
δt對於輕載低速部件取小值，對於過載高速部件取大值，由於該機械手臂運動時速度不高，且工作載荷不大，取δt=0.08s.
—油缸回腔低壓油液所造成的阻力，一般背壓力較小，可按
0.05g計算，
— 各支承處的摩擦力(n)；
當量摩擦係數μ′=(1.27～1.57)μ
對於靜摩擦且無潤滑時，銅對青銅：μ=0.1～0.25
鋼對鑄鐵：μ=0.18～0.3，取μ=0.2
則 μ′=(1.27～1.57)×0.2=0.25～0.31
公升降導向立柱不自鎖，必須
g＞f1+f2=2 f1=2 fr1f
由平衡條件：fr1 =fr2 ，g×r= fr2×h
解得：h＞0.32r
摩擦力為：取h=10㎜，滿足不自鎖條件，則
圖四公升降油缸受力分析
油缸上公升時的驅動力：
油缸下降時的驅動力：
⑵橫移油缸的驅動力計算：受力分析如圖五。
橫移油缸帶著滾輪被支承在滾道上，橫移油缸來驅動機械手的橫向伸縮運動，並帶動下面的公升降油缸一起運動。其受力圖五如下：
圖五橫移油缸受力分析
其驅動力
機械手總體設計方案
1 機械手基本形式的選擇 常見的工業機械手根據手臂的動作形態,按座標形式大致可以分為以下4種 1 直角座標型機械手 2 圓柱座標型機械手 3 球座標 極座標 型機械手 4 多關節型機機械手。其中圓柱座標型機械手結構簡單緊湊,定位精度較高,占地面積小，因此本設計採用圓柱座標型。下圖是機械手搬運物品示意...
沖床機械手方案沖床機械手的精度設計
沖床機械手的精度設計要求工件定位準確，抓取精度高，重複定位精度和運動穩定性好，並有足夠的抓取能力.由殼體零件的設計要求知道，階梯徑向孔系與殼體端麵和定位止口中心線的平行度 垂直度和同軸度均有嚴格的精度要求 0.1 mm 設計中我們取動力頭迴轉中心線與夾具中心線之間的同軸度為0.06mm，動力頭迴轉中...
機械手設計報告
電氣控制與plc控制技術 課程設計 題目 座標式機械手的plc控制 題目 1 目錄 2 第一章緒論 3 第二章程式設計與題目要求 4 2.1 題目 4 2.2 目的 4 2.2 控制要求 4 第三章控制系統 5 3.1 系統設計基本步驟 5 3.2 系統plc主機i o接線圖 6 3.3 模擬程式設...