可吸收著地沖擊的多足機器人液壓驅(qū)動單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于液壓技術(shù)領(lǐng)域，涉及可吸收多足機器人動態(tài)步態(tài)行走時著地瞬間產(chǎn)生的沖擊的多足機器人液壓驅(qū)動單元。
【背景技術(shù)】
[0002]液壓驅(qū)動具有功重比高、承載能力大、響應(yīng)快、可靠性高、擴展性強等優(yōu)點，越來越受到多足機器人研究領(lǐng)域的重視，以液壓執(zhí)行器為驅(qū)動方式的多足機器人也具有其他驅(qū)動方式所不具備的優(yōu)勢。美國波士頓動力公司研發(fā)的“大狗”系列液壓驅(qū)動多足機器人不僅可以多種步態(tài)行走，還可在各種地面行走，具有較強的抗干擾能力，在冰面上存在極大干擾的情況下也能快速響應(yīng)并穩(wěn)定自身姿態(tài)。國內(nèi)相關(guān)單位對液壓驅(qū)動多足機器人的研究也取得了一定的成果，但動態(tài)步態(tài)行走等相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)依舊是目前研究的熱點和難點，特別是大負載、高速步態(tài)下多足機器人著地瞬間地面通過足端對機器人的沖擊造成的機體穩(wěn)定性影響及控制問題亟待解決。
[0003]中國發(fā)明專利公開了一種高集成性液壓驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)(公開號:CN103233932B)由噴嘴擋板伺服閥、伺服缸、油路連接塊、壓力傳感器、力傳感器及位移傳感器組成，可滿足足式機器人關(guān)節(jié)運動的高響應(yīng)高精度控制要求，而且結(jié)構(gòu)緊湊，能集成多個傳感檢測元件實時檢測液壓驅(qū)動單元各狀態(tài)量，并用以控制以提高液壓驅(qū)動單元的魯棒性。雖然這種液壓驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)可以提高液壓驅(qū)動的頻響，但是不能消除動態(tài)行走步態(tài)下多足機器人著地瞬間地面對機器人產(chǎn)生的沖擊，而且成本較高。
[0004]中國發(fā)明專利公開了一種可調(diào)剛度的氣囊式機器人腿緩沖機構(gòu)(公開號:CN1017 12156B)以及中國實用新型專利公開的一種機器人腿緩沖裝置(公開號:CN202243769U)可用于液壓驅(qū)動的多足機器人腿部關(guān)節(jié)，都是根據(jù)地面硬度調(diào)節(jié)空氣彈簧的剛度，減小地面對機器人的沖擊力，提高機器人動態(tài)步態(tài)行走的穩(wěn)定性，該機構(gòu)可應(yīng)用于液壓驅(qū)動的雙足、四足、六足或八足等仿生機器人上。雖然這種氣囊式機器人腿緩沖機構(gòu)可以通過機器人腿部末端肢節(jié)減小地面的沖擊力，但是依然沒有解決瞬時地面沖量對液壓驅(qū)動機器人關(guān)節(jié)執(zhí)行器造成的瞬時液壓沖擊，而且該緩沖機構(gòu)已設(shè)計成多足機器人腿的末節(jié)，機械裝配擴展性有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種可吸收著地沖擊的多足機器人液壓驅(qū)動單
J L ο
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:一種可吸收著地沖擊的多足機器人液壓驅(qū)動單元，包括比例伺服閥、阻尼件、伺服缸、蓄能器、閥板、油箱;其中，所述比例伺服閥的主進油口與蓄能器相連，比例伺服閥的第一工作油口與伺服缸的無桿腔相連，比例伺服閥的第二工作油口與伺服缸的有桿腔相連，比例伺服閥的主回油口與油箱相連，伺服缸的有桿腔和無桿腔之間連接有阻尼件；
[0007]所述閥板開有堵頭螺紋孔、伺服缸有桿腔油管接頭安裝螺紋孔、阻尼件安裝螺紋孔、伺服缸無桿腔油管接頭安裝螺紋孔、第一油孔、第二油孔;所述堵頭螺紋孔與阻尼件安裝螺紋孔同軸心，兩者連通;所述阻尼件安裝螺紋孔連通伺服缸有桿腔油管接頭安裝螺紋孔和伺服缸無桿腔油管接頭安裝螺紋孔;所述第一油孔與伺服缸無桿腔油管接頭安裝螺紋孔連通，所述第二油孔與伺服缸有桿腔油管接頭安裝螺紋孔連通;所述阻尼件為圓柱體，夕卜柱面加工有外螺紋，內(nèi)部加工有內(nèi)孔，阻尼件的一端加工有內(nèi)六角凹槽，內(nèi)六角凹槽與內(nèi)孔同軸心且連通，阻尼件安裝于阻尼件安裝螺紋孔上；
[0008]所述比例伺服閥固定安裝在閥板上；閥板上的第一油孔與比例伺服閥的第一工作油口相連;閥板上的第二油孔與比例伺服閥的第二工作油口相連。
[0009]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0010]1、伺服缸兩腔間設(shè)計有阻尼件，當多足機器人末端或機體其他部位碰到地面或障礙物時，阻尼件可有效緩解伺服缸無桿腔液壓沖擊的形成；
[0011]2、當伺服缸無桿腔的沖擊壓力小于蓄能器充氣壓力時，液壓沖擊主要通過伺服缸兩腔間的阻尼件釋放，減小沖擊壓力對機器人系統(tǒng)造成的影響，降低控制的難度；
[0012]3、當伺服缸無桿腔的沖擊壓力大于蓄能器充氣壓力時，高壓腔的油液一部分通過阻尼件進入低壓腔釋放液壓沖擊，另一部分進入蓄能器釋放液壓沖擊，兩種方式對液壓沖擊的緩解作用自動分配；
[0013]4、本發(fā)明可吸收著地沖擊的多足機器人液壓驅(qū)動單元可應(yīng)用于多足機器人的任意關(guān)節(jié)，起到吸收液壓沖擊的作用。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的液壓驅(qū)動單元液壓原理圖；
[0015]圖2是本發(fā)明閥板的三維圖；
[0016]圖3是本發(fā)明的閥板剖面圖；
[0017]圖4是本發(fā)明的阻尼件的結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖中:1、比例伺服閥，2、阻尼件，3、伺服缸，4、蓄能器，5、閥板，6、第一油孔，7、第二油孔，8、堵頭螺紋孔，9、伺服缸有桿腔油管接頭安裝螺紋孔，10、阻尼件安裝螺紋孔，11、伺服缸無桿腔油管接頭安裝螺紋孔，12、內(nèi)六角凹槽，13、外螺紋，14、內(nèi)孔。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步詳細描述:
[0020]多足機器人大負載、高速步態(tài)下著地瞬間地面通過機器人足端在機器人關(guān)節(jié)形成較大的力矩，使得關(guān)節(jié)伺服缸快速收縮，伺服缸活塞出現(xiàn)較大的速度突變，在伺服缸無桿腔形成較大的液壓沖擊，該液壓沖擊不僅給液壓系統(tǒng)帶來危害，也給機器人系統(tǒng)的穩(wěn)定控制帶來較大的影響。為了緩解多足機器人大負載、高速步態(tài)下著地瞬間地面沖量對機器人造成的影響，減小地面沖擊對液壓驅(qū)動機器人造成的瞬時液壓沖擊，提高機器人動態(tài)步態(tài)行走的穩(wěn)定性，本發(fā)明提出了一種可吸收著地沖擊的多足機器人液壓驅(qū)動單元。
[0021]如圖1所示，為液壓驅(qū)動單元液壓原理圖，包括比例伺服閥1、阻尼件2、伺服缸3、蓄能器4、閥板5、油箱;其中，所述比例伺服閥I的主進油口與蓄能器4相連，比例伺服閥I的第一工作油口與伺服缸3的無桿腔相連，比例伺服閥I的第二工作油口與伺服缸3的有桿腔相連，比例伺服閥I的主回油口與油箱相連，伺服缸3的無桿腔和有桿腔之間通過阻尼件2連接；
[0022]如圖2-4所示，所述閥板5開有堵頭螺紋孔8、伺服缸有桿腔油管接頭安裝螺紋孔9、阻尼件安裝螺紋孔10、伺服缸無桿腔油管接頭安裝螺紋孔11、第一油孔6、第二油孔7;所述堵頭螺紋孔8與阻尼件安裝螺紋孔10同軸心，兩者連通;所述阻尼件安裝螺紋孔10連通伺服缸有桿腔油管接頭安裝螺紋孔9和伺服缸無桿腔油管接頭安裝螺紋孔11;所述第一油孔6與伺服缸無桿腔油管接頭安裝螺紋孔11連通，所述第二油孔7與伺服缸有桿腔油管接頭安裝螺紋孔9連通;所述阻尼件2為圓柱體，外柱面加工有外螺紋13，內(nèi)部加工有內(nèi)孔14，在阻尼件2的一端加工有內(nèi)六角凹槽12，內(nèi)六角凹槽12與內(nèi)孔14同軸心且連通，內(nèi)六角扳手利用內(nèi)六角凹槽12將阻尼件2安裝于阻尼件安裝螺紋孔10上，阻尼件2的長度與內(nèi)孔14直徑的比值根據(jù)需求可以調(diào)節(jié)。
[0023]所述比例伺服閥I固定安裝在閥板5上；閥板5上的第一油孔6與比例伺服閥I的第一工作油口相連;閥板5上的第二油孔7與比例伺服閥I的第二工作油口相連。
[0024]當多足機器人足端著地或碰到其他障礙物瞬間，伺服缸3的無桿腔由于活塞速度突變，會產(chǎn)生較大的液壓沖擊，此時無桿腔的液壓油通過閥板5內(nèi)的阻尼件2進入有桿腔，在這過程中，阻尼件2消耗了液壓油的壓力能，起到了緩解液壓沖擊的作用；當瞬時液壓沖擊形成的液壓壓力大于蓄能器4的充氣壓力時，無桿腔的油液一部分通過阻尼件2進入無桿腔釋放液壓沖擊，另一部分進入蓄能器4消除液壓沖擊，兩種方式對液壓沖擊的緩解作用自動分配。
【主權(quán)項】
1.一種可吸收著地沖擊的多足機器人液壓驅(qū)動單元，其特征在于，包括比例伺服閥(1)、阻尼件(2)、伺服缸(3)、蓄能器(4)、閥板(5)、油箱等;其中，所述比例伺服閥(I)的主進油口與蓄能器⑷相連，比例伺服閥(I)的第一工作油口與伺服缸⑶的無桿腔相連，比例伺服閥(I)的第二工作油口與伺服缸(3)的有桿腔相連，比例伺服閥(I)的主回油口與油箱相連，伺服缸(3)的有桿腔和無桿腔之間連接有阻尼件(2); 所述閥板(5)開有堵頭螺紋孔(8)、伺服缸有桿腔油管接頭安裝螺紋孔(9)、阻尼件安裝螺紋孔(10)、伺服缸無桿腔油管接頭安裝螺紋孔(11)、第一油孔(6)、第二油孔(7);所述堵頭螺紋孔(8)與阻尼件安裝螺紋孔(10)同軸心，兩者連通;所述阻尼件安裝螺紋孔(10)連通伺服缸有桿腔油管接頭安裝螺紋孔(9)和伺服缸無桿腔油管接頭安裝螺紋孔(11);所述第一油孔(6)與伺服缸無桿腔油管接頭安裝螺紋孔(11)連通，所述第二油孔(7)與伺服缸有桿腔油管接頭安裝螺紋孔(9)連通;所述阻尼件(2)為圓柱體，外柱面加工有外螺紋(13)，內(nèi)部加工有內(nèi)孔(14)，阻尼件(2)的一端加工有內(nèi)六角凹槽(12)，內(nèi)六角凹槽(12)與內(nèi)孔(14)同軸心且連通，阻尼件(2)安裝于阻尼件安裝螺紋孔(10)上； 所述比例伺服閥(I)固定安裝在閥板(5)上；閥板(5)上的第一油孔(6)與比例伺服閥(I)的第一工作油口相連；閥板(5)上的第二油孔(7)與比例伺服閥(I)的第二工作油口相連。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可吸收著地沖擊的多足機器人液壓驅(qū)動單元，它包括比例伺服閥、伺服缸、蓄能器、閥板、阻尼件、油箱。比例伺服閥安裝在閥板上，其四個工作油口通過油管分別與其他部件相連，其中主進油口與蓄能器相連，兩個工作油口分別與伺服缸的兩腔相連。伺服缸無桿腔和有桿腔之間有阻尼孔，安裝在閥板中的阻尼件安裝螺紋孔上，阻尼件可拆卸更換，阻尼件直徑與長度根據(jù)需求可以調(diào)節(jié)。閥板內(nèi)部加工有各種供液壓油流動的油路。本發(fā)明液壓驅(qū)動單元可緩解多足機器人大負載、高速步態(tài)下著地瞬間地面沖量對機器人造成的影響，減小地面沖擊對液壓驅(qū)動機器人造成的瞬時液壓沖擊，提高機器人動態(tài)步態(tài)行走的穩(wěn)定性，可應(yīng)用于多足機器人的任意關(guān)節(jié)。
【IPC分類】F15B1/02, F15B13/04, B62D57/032
【公開號】CN105545829
【申請?zhí)枴緾N201610024659
【發(fā)明人】金波, 陳志偉, 龐云天, 黃翰林
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月14日