仓库管理_仓储搬运机械手主体设计说明书

2012届本科生毕业设计（论文）课题名称 仓储搬运机械手主体设计 专 业 机械设计及其自动化 专业方向 机电一体化 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 教研室 机械电子 上海应用技术学院 我们总羡慕别人的幸福，却常常忽略自己生活中的美好。其实，幸福很平凡也很简单，它就藏在看似琐碎的生活中。幸福的人，并非拿到了世界上最好的东西，而是珍惜了生命中的点点滴滴，用感恩的心态看待生活，用乐观的态度闯过磨难。仓储搬运机械手主体设计摘要：机械手是工业机器人的执行机构，是机器人的关键部位。它能部分的代替人工操作；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；能制作必要的机具进行焊接和装配。仓储搬运机械手的出现，大大改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产的机械化和自动化的步伐关键词：机械手，液压，自补偿位移测量导向套 Storage Carrying Manipulator Main Body Design Abstract：the industrial robot manipulator is the executive mechanism, is the key part of the robot. It can be part of the operation to replace artificial; According to the production requirements, follow a certain procedure, time and location to complete the transfer and loading and unloading; Can make the necessary tools to carry out welding and assembly.Storage carrying manipulator, the emergence of greatly improve the labor conditions, significantly improve labor productivity and the realization of the industrial production mechanization and automation pace. Keyword：Manipulator, Hydraulic pressure, Displacement measurement-oriented sets of self-compensation目 录1.前言11.1 机械手的概述和发展11.2 机械手综述11.2.1 机械手设计的目的11.2.2 机械手运用的场合11.2.3 机械手的组成21.2.4 机械手的主要性能参数22.仓储搬运机械手主体设计32.1机械手的工作要求设计32.2机械手手爪计算32.2.1手爪抓取工件结构尺寸限制32.2.2手爪长度的确定42.2.3手指夹紧力的计算42.2.4钳爪式手部结构62.2.5 齿条行程的确定72.2.6 机械手指尖部分结构设计72.3执行系统的选择及具体计算、选型82.3.1手部机构的设计计算及选择82.3.2手臂横向机构的选择102.3.2手臂纵向机构的选择112.3.3液压回路的设计及控制阀、辅助件、泵站的选择122.3执行机构及自补偿位移测试导向套的安装方式152.3.1横向油缸与底座的连接152.3.2导向杆、导向套与横臂的连接162.3.3夹紧缸与横臂的连接162.3.4立臂与横臂的连接163.自补偿位移测量导向套的设计173.1自补偿位移测量导向套概述173.2自补偿位移测量导向套的结构组成和特点183.2.1自补偿位移测量导向套的组成183.2.2位移测试机构组成183.2.2位移测试机构组件的功能193.3自补偿位移测量导向套的工作原理203.4自补偿位移测量导向套的显著特点214.实验225.结论306.谢辞327.参考资料33附录34仓储搬运机械手主体设计1.前言1.1 机械手的概述和发展随着机电一体化的技术在各个领域内广泛的应用，机械设备的自动控制显现得越来越重要。由于工作环境的需要，人们常常要在高温，腐蚀及有毒气等等危险环境下工作，不仅增加了工作人员的劳动强度，而且可能危及人员的生命。因此工业机械手自然孕育而生了。机械手是工业机器人的执行机构，是机器人的关键部位。它能部分的代替人工操作；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；能制作必要的机具进行焊接和装配。仓储搬运机械手的出现，大大改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产的机械化和自动化的步伐1.2 机械手综述1.2.1 机械手设计的目的现代制造企业，为提高生产率、降低成本，同时提高产品的质量、保证生产过程的安全性，采用机器人（手）来完成一些精度要求高或具有一定危险性的工作，以适应时代的发展。机器人（手）的应用范围越来越广，种类也越来越多。（例：营救机器人，蔬果采载七自由度机械手，深海作业机械手、用于搬运炸药的气动机械手。）1.2.2 机械手运用的场合机械手发展至今已经可以替代许多人的工作，在一些人类无法工作的环境和工作条件机械手的作用与能力是非常巨大的。尽管现在许多机械手还不如人类手指那么灵活，但它们所具有的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大、工作的可靠性与稳定性等特点是人类所无法相比的，因此，机械手已受到许多有关研究部门的重视，并得到越来越广泛地得到了实际应用，例如：1.机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上机械手使用相当普遍。2.在装配作业中有广泛的应用，在电子行业中考虑它，精密度高和可重复度高的特点，它可以用来装配印制电路板，在机械行业中，使用它组装零部件。3.在劳动环境条件差，单调、重复易于疲劳的工作环境下工作，以代替人的劳动（如：焊接机械手）。4.在需要高危场合情况下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。5.在人类因自身生理结构所无法到达的地方进行工作，如宇宙及海洋深处等工作环境的开发研究工作。6.在军事工程及生物医学方面的研究和试验。7.航空、航天器上的应用1.2.3 机械手的组成通常机械手由以下几部分组成：1. 手部（或称为抓取机构）：包括手指、传力机构等，主要起抓取和放置及移动物件的作用。2. 传送机构（或称为臂部）：包括手腕、手臂等，主要是起改变机械手方向和位置的作用。3. 驱动部分： 是提供驱动前两部分的动力，因此也称为动力源，常用的有液压、气动、电力和机械式驱动四种形式。4. 控制部分 ：是机械手动作的指挥系统，由它来检测、控制动作的顺序（程序）、位置和时间（甚至速度与加速度）等。5. 其他部分 ：如机体、行走机构、行程等动作检测装置和及传感装置、安全报警装置等：（1） 机体（也称为机身）是用以支承和连接其他各零件、部件的基础件。（2） 行走机构 是为了扩大机械手的使用空间而设置的。它的本身又包括动力源、传动、运行机构等。（3） 行程检测装置 是检测和控制机械手的各运动行程（位置）的装置（4） 传感装置 其中装有传感器，使手指具有灵敏性和自控性，用以反映与指与物件之间是否有接触、物件有无滑下或脱落、物件的方位是否正确、手指对物件的握紧力是否与物件的重量相适应等。（5） 安全报警装置 是当检测到电压、液压、气压等发生异常变化和机械受到外界干扰超越了安全位置时，检测、报警、显示和紧急停机等安全措施的装置。1.2.4 机械手的主要性能参数1.操纵力（又称臂力或负荷）即抓取和夹持工件的重量，操作力与机械手不仅与工件的重量有关还与工作时的运行速度有关，在设计时往往要考虑在一定速度下的操纵力。2.反应速度：机械手在全行程下每一个工作阶段的最大操作速度。3.行程：机械手运动行程的范围。4.定位精度：机械手工作位置设定及重复定位的精度。5.定位方法：对机械手的工作定位设定、控制的方式。6.自由度数目：指整机、手臂及手腕共有的运动自由度数目，一般给出坐标形式。7.传动方式：动力源或传动系统的选择。有电、气、液等多种动力源为机械手提供传动方式。8.体积和重量：机械手的尺寸及极限重量。9.安全性：要考虑控制系统及传感部分的故障及失效及工作的可靠性。10.动作程序控制方式及容量：工作状态的设计、控制与运行方式，以及拓展空间。11.其它：如寿命、安全性、可靠性、使用动力源、成本等2.仓储搬运机械手主体设计2.1机械手的工作要求设计机械手共有2个自由度：（1）纵向自由度用于手臂的升降（2）横向自由度用于手臂的横向收缩1.机械手最大工作行程300mm2.机械手最大工作转角18003.最大工作载荷300N4.机械手最大开度50mm2.2机械手手爪计算2.2.1手爪抓取工件结构尺寸限制假设此手抓主要抓举工件材料为钢。（g取10kg/m3） （2.1） （2.2） （2.3）夹取立方体的尺寸是 505015 mm3夹取圆柱体的尺寸是 5020 mm32.2.2手爪长度的确定手抓的最大开合角度取90。见图2.1图2.1 手爪开合示意图当设计齿轮半径为30mm，设计齿条套的半径为12mm，当齿轮从045时，手抓的开度达到151mm，大于50mm，齿条套下插23.5mm满足结构要求。2.2.3手指夹紧力的计算机械手的手指在设计时，不但要保证有一定的开闭尺寸范围，以满足工件尺寸变化的要求，而且还要保证手指要有足够的对工件的夹紧力，以达到在抓取和搬运工作中的可靠性要求。手指对工件的夹紧力可按下式计算： （2.4）式中：K1安全系数，一般取1.22； K2工作情况系数，主要考虑惯性力的影响； 可按1+0.1a进行估算 a为机械手在搬运工件时的加速度（m/s2）； G被抓取工件的重量（kg） K3方位系数，可按表2.1表2.1 方位系数零件形状手指夹持工件状态与方位系数K3方形零件圆形零件根据要求，安全系数K1取2 加速度a不小于0.1m/s2，则K2=1+0.10.1=1.01 被抓取工件重量为30kg 摩擦系数f取0.1 方位系数K3=52.2.4钳爪式手部结构手爪机构采用齿轮齿条式，其结构简图见图6.21 滑块2 手腕3 扇形齿轮4 弹簧5 手指6 工件图2.2 齿轮齿条式手部机构结构简图其工作原理为：在滑柱1上装有齿条，当滑柱1上下移动时，齿条带动扇形齿轮3来回摆动，由于手指5和扇形齿轮固定在一起，所以在齿条及齿轮的带动下，手指可以张开、合拢，完成对工件6的夹紧及松开动作。在两手指间设有弹簧4，其作用主要是为了齿轮和齿条运动时更加平稳，且在手指的张、合时也不易发生抖动。这种机构结构简单、调整方便、手指活动范围大，应用较为广泛。根据任务要求，弹簧4不进行安装，通过指尖的压力传感器与触觉传感器来控制夹紧力的大小。驱动力计算公式为： （2.5）因为手爪机构较小，故齿轮半径R取30mm。因为手指对工件的夹紧力为1781.64N，故每个手指上的受力F=1781.64/2=890.82N2.2.5 齿条行程的确定每个手指需转动90，故可根据弧长公式来计算齿条的行程长度。 （2.6）2.2.6 机械手指尖部分结构设计指尖部分与手指杆件部分采用球形连接，这样手指指尖就能根据实际的抓取情况进行转动，最大转角为60。保证指尖上的力能垂直作用在垫片式传感器作用面上。以此保证测试的精度及准确性。示意图见图2.3图2.3 指尖示意图2.3执行系统的选择及具体计算、选型表2.2 机械手传动系统的方式、特点比较内容机械联动电力式液压式气压式操纵力较大小到中等，一般为回转力可获得很大的回转力或直线运动的力操纵力大小视气体压力而定，可很大反应速度可很高，决定于机构较快快慢定位精度精度高，同步性好一般较差较好精确定位困难尺寸范围宽范围宽动力装置占用空间大动力装置占用空间大重量范围宽范围宽动力装置较重动力装置重安全性安全过载安全性差，在一些场合使用要采取防爆措施容易发热，易造成火灾，但过载安全性好不会发热，但要注意安全压力，过载安全性最好可控性简单、较好简单、较好好，要做电液变换差，要做电气转换内容机械联动电力式液压式气压式寿命长而耐用取决于元件长较短效率较高高一般较高差成本低一般高较低使用性自由度少，大多用于专用机械手，维修方便可用于程序复杂、自由度多的机构手，使用方便主要用于中小型专业机械手，重型机械手，维修方便主要用于中小型机械手，维修简单，环境适应性强根据任务要求，经比较，采用液压系统。2.3.1手部机构的设计计算及选择手部机构采用齿轮齿条式，由液压缸驱动（命名为夹紧缸），夹紧缸采用双作用单杆油缸，额定压力为5.7Mpa。当无杆腔进油时，机械手打开；当有杆腔进油时，机械手合拢。故此液压缸主要受拉，受压较小。根据表2.3初步确定活塞杆直径d。表2.3 活塞杆直径的选取活塞杆受力情况工作压力p/Mpa活塞杆直径d受 拉d=（0.30.5）D受压及拉p5d=（0.50.55）D受压及拉5p7d=（0.60.7）D受压及拉p7d=0.7D根据实际情况，选择d=0.55D推力F2=P=6750.28N根据有杆腔进油压力公式 （2.7）式中：F2有杆腔进油产生的推力 D油缸缸径 d活塞杆直径 p1进油压力可得，D=0.03213m32mm D取40mm考虑到在手爪夹紧力计算时，已经选择了最大的安全系数，查手册，选取W70L-1FB4010-7H35为夹紧缸。外观见图2.4，性能指标见表2.4。图2.4 W70L-1FB4010-7H35外观图表2.4 W70L-1FB4010-7H35性能指标额定压力/MPa6.3允许最高工作速度/mms-1300最低工作压力/MPa0.3最低工作速度/mms-18最高工作压力/MPa10最高使用温度/-1080推力/kN5.067拉力/kN3.645工作行程/ mm352.3.2手臂横向机构的选择横向伸缩动作是机械手设计的动作之一，其最大工作行程为300mm。在设计中，横向机构选用液压缸驱动（命名为横向运动油缸）。并采用支架与纵向机构进行固定连接。在工作中，横向运动油缸受到的负载较小，只承受在重力作用下的弯矩作用。考虑满足设计及外观的双重要求，查手册，选取W70L-1LA4010-7H300。外观图见图2.5。性能指标见表2.5。图2.5 W70L-1LA4010-7H300外观图表2.5 W70L-1LA4010-7H300性能指标额定压力/MPa6.3允许最高工作速度/mms-1300最低工作压力/MPa0.3最低工作速度/mms-18最高工作压力/MPa10最高使用温度/-1080推力/kN7.938拉力/kN5.895工作行程/ mm300因为其在横向运动的行程较长，且承受在重力作用下的弯矩作用，可能对油缸的性能产生影响，故进行活塞杆弯曲稳定性验算。查手册后，选用使用验算法进行校验。活塞杆弯曲计算长度为： （2.8）式中：K液压缸安装及导向系数 S行程，mm如已知作用力F1和活塞杆直径d，从图2.6可得Lf1，Lf1为活塞杆弯曲临界长度。如LfLf1，则活塞杆弯曲稳定性良好。图2.6 活塞杆弯曲计算图查表得，K=2S=300mm，F1300N查图6.7，得LfLf1，稳定性较好。但为保证运行精度及安全，故在液压缸支架两侧加导向杆导向。2.3.2手臂纵向机构的选择纵向机构是整个机械手的支承部分与进行垂直位移的部件，其最到工作行程为400mm。在设计中，纵向机采选用液压缸驱动（命名为纵向运动油缸）。并采用支架进行固定连接。虽然油缸的负载为所有支承部件的重量以及由重物产生的附加载荷，其总值小于600N，但考虑到稳定性因素，纵向运动油缸的缸径需适当放大。查手册选W70L-1LA8010-7H400。外观图见图2.7。性能指标见表2.6。图2.7 W70L-1LA8010-7H400外观图表2.6 W70L-1LA8010-7H400性能指标额定压力/MPa6.3允许最高工作速度/mms-1300最低工作压力/MPa0.3最低工作速度/mms-18最高工作压力/MPa10最高使用温度/-1080推力/kN31.689拉力/kN23.697工作行程/ mm400因为其在纵向运动的行程较长，可能产生倾覆力矩，故进行活塞杆弯曲稳定性验算。查手册后，选用使用验算法进行校验。查表得，K=4S=400mm，F1600N查图2.6，得LfLf1，稳定性好。但为保证运行精度及安全，故在液压缸支架两侧加导向杆导向。2.3.3液压回路的设计及控制阀、辅助件、泵站的选择a.根据设计要求，液压回路图见图2.8图2.8 液压回路图运动要求：液压缸或液压马达通过换向阀控制，且不能同时作用，它们的速度根据任务要求又调速阀或节流阀进行控制。其系统压力及卸荷由比例溢流阀根据其输入电压进行调节。b.液压控制阀、辅助件、泵站的选择根据液压执行元件的流量要求及任务要求，液压控制阀、辅助件、泵站见表2.7。表2.7 液压控制阀、辅助件、泵站序号名称型号数量外观图管接头及外观图1微型液压泵站JXS-0212先导式比例溢流阀BY M-E 10 B13单向阀S 10 A 1 014电磁换向阀34EF3O-E10B25电磁换向阀34EF3Y-E10B16节流截止阀DV P 6 1-1017调速阀2FRM 10-21/2518液控单向阀SV10PB1 3029蓄能器SBO210-2E1110拉杆式液压缸W70L-1FB4010-7H351见图2.512JB/T6381.3-199213拉杆式液压缸W70L-1LA4010-7H3001见图2.712JB/T6381.3-199214拉杆式液压缸W70L-1LA8010-7H4001见图2.820JB/T6381.3-1992表2.7中 1.微型泵站JXS-02由 直流电机、油箱和集成块组成。直流电机选用 483系列齿轮减速电机 表2.8 483系列齿轮减速电机的技术参数型号规格额定功率（kW）额定转矩（Nm）额定电压（V）额定转速（r/min)4830.4125.69020油箱：根据最大流量（纵臂的最大工作流量）估算得到需要0.6L/s。考虑的最大油液的发热和以后机构改进，把小车的驱动由电驱动改进到液压驱动。油箱适当的放大，取20L油箱。集成块：在基座上留出集成块的位置，并把液压原理图和阀的型号发给 上海强田流体技术有限公司 ，由该公司代为加工集成块。c.液压系统的控制方法液压系统共有2种控制方法，一种为通过计算机程序对其进行控制，用于正式使用阶段；另一种为手动控制各开关，令电磁阀得电或失电，用于调试系统时使用。2种控制方法通过开关进行切换。2.3执行机构及自补偿位移测试导向套的安装方式横臂安装结构 如图2.9 所示图2.9 横臂安装结构图1横臂安装螺钉 2导向杆 3自补偿位移测量导向套4横臂液压缸 5横向安装底板 6纵向安装连接块 7管接头 8连接端块 9夹紧缸安装板10端板导向套安装螺钉 11固定螺钉2.3.1横向油缸与底座的连接横向油缸通过4个横臂安装螺钉1固定在横向底板安装底板上，活塞杆头部的螺纹旋进连接端块8。同时当横向油缸工作时，通过推动端块，达到横向推动夹紧缸和手爪的目的。2.3.2导向杆、导向套与横臂的连接用两个螺钉，把导向套与底板固定。导向杆穿过导向套，端部用螺钉与连接端块相连。在工作时，导向杆随着活塞杆横向移动，而导向套则是固定在底板上，这样形成了相对位移，通过自补偿位移测量导向套测量位移。2.3.3夹紧缸与横臂的连接夹紧缸通过油缸后法兰的螺纹孔用螺栓和夹紧缸安装块，夹紧缸安装块又通过固定螺钉11安装到连接端块8上。夹紧缸、手爪和夹取的工件的重量依次通过安装板、连接端块、导向杆，传递到立臂。2.3.4立臂与横臂的连接在底板上开两个光孔，通过纵向安装连接块，用螺钉与立臂的导向杆相连。起到纵向固定作用，当纵向工作是通过活塞杆推动纵向安装连接块，达到推动横臂纵向移动的目的。3.自补偿位移测量导向套的设计3.1自补偿位移测量导向套概述在机械结构中常见的导向机构是由导向杆与导向套组成，其作用仅仅是用于导向杆运动导向与承受相应的非工作附加载荷。如在液压油缸的辅助导向机构中，其作用仅仅是用于导向杆运动导向与承受活塞杆的非工作附加载荷。油缸活塞杆的位移还往往需要另外的位移传感器来进行测试。而自补偿位移测试导向套是一种带有位移传感器的导向套，利用导向套的特殊结构可以很好地将导向、附加载荷支撑与位移测试结合在一起，减少了位移测试的附加连接机构。图3.1 带有位移传感器导向机构1导向杆 2导向套底座 3导向套上盖4编码器 5、6、7导向轮组件 8、9编码器与导向套上盖联结螺栓组件10位移测试机构 11、12导向套上盖与导向套联结螺栓组件 图3.2 位移测试机构1电子编码器联结套 2锁紧螺母3轴套4轴承 5压缩弹簧 6锥形平键 7测试轮主轴8轴套 9轴承 10膨胀管11橡胶箍 12编码器3.2自补偿位移测量导向套的结构组成和特点3.2.1自补偿位移测量导向套的组成（1） 导向套由导向套上盖与导向套底座组成。支撑、安装导向轮与位移测试机构。对导向杆实施导向作用并承受相应的非工作附加载荷。见图3.1。（2） 导向轮由导向轮及其上下支撑套组成。共4组。用于支撑导向杆，与导向杆形成滚动摩擦，降低摩擦系数减少运动阻力。见图3.1。（3） 位移测试机构将导向杆的直线位移转换为旋转转角，通过编码器或类似传感元气件实现位移测试。即测试轮的周长等于对应的直线位移。 （3.1）L直线位移 n旋转圈数 D测试轮直径3.2.2位移测试机构组成1编码器联结套 2锁紧螺母3轴套4轴承 5压缩弹簧 6锥形键7测试轮主轴 8轴套 9轴承 10膨胀管11橡胶套 12编码器。见图3.2。3.2.2位移测试机构组件的功能1编码器联结套：用于联结测试轮主轴与编码器，标准产品。用与将主轴的旋转转换为导向杆的直线位移。见图3.2和图3.3。图3.3 编码器联结套2锁紧螺母：双螺母结构，用于锁紧、固定在测试轮主轴上的轴承、轴套、膨胀管、推力弹簧等零件，并给推力弹簧一定的预压力。见图3.2。3、8轴套主要用于轴承定位用。见图3.2和图3.4。图3.4 测试轮主轴定位轴套4、9轴承：支撑测试轮主轴的旋转。见图3.2。5压缩弹簧：利用其弹性力推动膨胀管。安装初始时弹簧处于预紧状态。 6锥形平键：测试轮主轴与膨胀管的转动传递。见图3.2和图3.5图3.5 锥形平键7测试轮主轴：与测试轮同步旋转并带动编码器完成位移测试。见图3.2和图3.6图3.6 测试轮主轴10膨胀管：圆形管件，内圆为圆锥孔，在轴向切有斜楔槽。与橡胶套组成测试轮。图3.2和图3.7图3.7 膨胀管11橡胶套：橡胶套：与膨胀管组成测试轮。利用橡胶与金属良好的摩擦关系将导向杆的直线位移转换为主轴的旋转。12编码器：将导向杆的直线位移转换为旋转转角的传感元气件。3.3自补偿位移测量导向套的工作原理将导向杆引入导向套后调整导向轮及测试轮与导向杆之间的间隙，并保证其运动自由无跳动。在工作时导向杆在导向套内往复运动。由于测试轮在橡胶套、膨胀管与预紧弹簧力的作用下始终与导向杆贴紧，实现无相对滑动的旋转运动。在测试轮通过锥形键的带动下主轴跟随其一起旋转，由于光电编码器与主轴连接在一起，利用光电编码器的工作原理完成将直线运动转换为旋转运动的测试过程。其转换关系为：（公式3.1）L直线位移 n旋转圈数 D测试轮直径橡胶套与膨胀管组成测试轮，利用橡胶与金属良好的摩擦关系将导向杆的直线位移转换为主轴的旋转。橡胶套套箍在膨胀管外侧，利用其固有的弹性特性以及受到导向杆的压力，膨胀管受到一定的径向膨胀约束力并与压缩弹簧的推力形成自膨胀效果。即导向杆紧压橡胶套，膨胀管组成的测试轮，在导向杆的压力作用下沿具有同样圆锥面的测试轮主轴向直径小的一处滑动并挤压压缩弹簧，此时由橡胶套与膨胀管组成测试轮直径变小。当橡胶套磨损厚度变小后，导向杆对橡胶套的压力减少，此时在压缩弹簧的作用下膨胀管沿具有同样圆锥面的测试轮主轴向直径大的一处滑动，此时由橡胶套与膨胀管组成测试轮直径变大，并使橡胶套与导向杆的压力增大，直至导向杆对测试轮的压力与压缩弹簧的力平衡。这两种状态的变化过程中测试轮与导向杆接触处的直径始终不变，从而保证测试精度及使用寿命的长期性。3.4自补偿位移测量导向套的显著特点1.由膨胀管与橡胶套组成的测试轮。利用橡胶与金属良好的摩擦关系及膨胀管的特性将导向杆的直线位移转换为主轴的旋转角位移。克服了转换过程中的打滑现象从而提高了测试精度。2.由于膨胀管内部为圆锥体以及其锥形体槽的结构特性，在弹簧力和主轴圆锥面的作用下，膨胀管的膨胀部位产生径向膨胀，可以有效地补偿因橡胶套磨损等造成的测试轮直径变化。并有消除间隙与防松的作用。从而提高了测试精度。3.两套位移测试机构的并用，利用各自的测试轮分别进行数据采集和调理，再进行数据分析。设定一个许用范围，即两者测试值之间的绝对值之差不大于3。如在此范围内可以两组数据进行加权平均，从而减小了机械系统和电子系统对于数据的干扰，使测量值更接近真值；如在此范围之外，停止使用并对测试系统进行检查，从而实现互检，及时发现问题。4.采用锥形平键和在膨胀套上开锥形槽。当橡胶套发生磨损后，膨胀管沿测试轮主轴轴线方向移动，锥形的键和锥形的开槽使是平键的两个工作表面始终和锥形槽贴合，从而在正反转切换的时候锥形平键、膨胀套、测试轮主轴始终紧贴在一起，消除传动间隙，提高测量精度。5.使用方便，导向套的特殊结构可以很好地将导向、附加载荷支撑与位移测试结合在一起，减少了位移测试的附加连接机构。4.实验本课题设计的是仓储搬运机械手行走机构与测控系统，图1.1是仓储搬运机械手的动作线路图，要求它将货物从A点搬运到B点，并自动回到A点，并开始下一个循环。如图所示，A点为装货点，B点为卸货点。仓储搬运机械手在A点自动抓取货物后货物后，开始向前运动，当行走机构右侧的磁感应传感器感应到磁铁块，行走机构开始导向，使运动系统顺时针转向90度，当其运动B点，行走机构两个磁性传感器均检测到磁铁块，行走机构停止3S，放下货物，3s后，行走机构重新开始运动，当其返回到A点时，检测到2个磁铁块而立刻停止，测控系统的数据开始清零，重新开始下一个循环。图4.1 搬运机械手运动轨迹流程图输入信号列表停止纵向位移A1纵向位移A2横向位移B1横向位移B2电磁传感信号1电磁传感信号2腕力传感器滑移传感器转向0度转向45度开始工作I124.0I124.1I124.2I124.3I124.4I124.5I124.6I124.7I125.1I125.2I125.3I125.0输出信号列表机械手纵向伸出机械手纵向缩回机械手横向伸出机械手横向缩回机械手抓起货物机械手放下货物导向轮顺时针转向导向轮逆时针转向驱动轮运动Q124.0Q 124.1Q 124.2Q124.3Q 124.4Q 124.5Q124.6Q 124.7Q125.0程序 调试 由于学校没有提供机械手，故本课题只有采用实验室现有的设备进行模拟,以下是本实验的器材的型号表。器材清单器材名称液压缸行程开关三位四通阀导线油管实验台型号费斯通TN费斯通DSES-H-L-SIBU 费斯通TN费斯通导线费斯通油管费斯通实验台数量595若干若干1台为完整的表达整个过程的动作，本次实验中我们采用了5个液压缸、9个行程开关和5个三位四通换向阀。其中5个5个液压缸分别代表机械手的纵向运动、机械手的横向运动、机械手抓放货物、导向轮转向和驱动轮，每个液压缸都配有1个三位四通换向阀和2个行程开关，由于驱动轮只有一个方向的运动，故只配备一个行程开关。图4.2 和4.3 按照事先绘制的逻辑图接线图4.4和图4.5 检查线路搭建是否有误在本次实验调试过程中，每一个单独的动作都能非常顺利的得到。比如右端磁性传感器检检测到电磁铁，而左端磁性传感器没有检检测到电磁铁，代表导向轮的液压缸回立刻伸出。由于输入信号和输出信号过多，而PLC的输入端和输出端只有8个（07），无法一次性完成所有动作，加之实验室资源紧张，大三的学弟们接下来几天都需要使用该实验室。经石老师同意，实验调试过程到此结束。5.结论现今社会对机械手的要求越来越高。人们希望看到的机械手是不需要人工控制可以独立运做的。而一个可以独立运做的机械手就意味着它需要有感知系统。在工业中，搬运机械手是最常见的机械手之一。其主要的感知系统为位移定位系统。而本次毕业设计主要部分便是对液压机械手的位移定位系统的设计，但由于想做一个属于自己的毕业设计，所以机械手的机械部分及传动部分我也进行了一定的初步设计。在动力传动与控制方面，根据要求及比较电机、气压、液压的优、缺点，我选用了液压系统。并队对执行元件、控制元件、各机构的安装和联接方式作了详细设计和选型。也因此对液压的各项外购件有了更深入的了解，并知道了一些从未听闻的执行机构，受益非浅。在机械结构中运用了自补偿位移测量导向套改变了传统的导向机构，传统的导向机构是由导向杆与导向套组成，其作用仅仅是用于导向杆运动导向与承受相应的非工作附加载荷。油缸活塞杆的位移还往往需要另外的位移传感器来进行测试。而自补偿位移测试导向套是一种带有位移传感器的导向套，利用导向套的特殊结构可以很好地将导向、附加载荷支撑与位移测试结合在一起，减少了位移测试的附加连接机构。如图5.1为自补偿位移测量导向套图5.1 自补偿位移测试导向套总得来说，这次设计还是比较成功的。并且通过此次设计，我四年来的所学（如机械原理、机械工程测试技术、液压传动及控制等）都再次被我再次拾起。对我来说这次设计是非常辛苦的，但我却非常感谢它，因为曾经取得过高分的课程知识我正在逐步遗忘，但通过毕业设计，我又将它们重新学习了一遍，进行了巩固。并且真正了解了机电一体化设计的含义。图5.2为最终毕业设计的成果仓储搬运机械手主体结构图5.2 仓储搬运机械手主体结构设计唯一比较可惜的是，我的设计自补偿位移测量导向还