[實用新型]一種高集成性液壓驅動單元結構

有效

• 申請號: 201320199423.1
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN203239660U
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 孔祥東;俞濱;權凌霄;翟富剛;張偉;張宇彤
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: F15B11/08
• 分類號: F15B11/08;F15B15/14;F15B15/20
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技術領域

本發明屬于液壓技術領域，涉及驅動液壓驅動型足式機器人關節運動的一種高集成性液壓驅動單元結構。

背景技術

機器人按其行走方式可分三類：輪式機器人、履帶式機器人及足式機器人。當工作環境為崎嶇不平的山丘和沼澤時，足式機器人比其他兩種類型的機器人活動更自如，因而更有優勢。足式機器人的行走主要依靠關節運動來完成，為此人們研究了機器人關節運動的驅動方法。機器人關節運動的驅動方法共有三種：電力驅動、氣壓驅動和液壓驅動。由于液壓驅動有功重比高、推力大等優點，用液壓驅動的足式機器人具有更為顯著的優勢，因此，研究驅動機器人關節運動的液壓驅動方式變得尤為重要。

液壓驅動機器人關節運動所采用的驅動方式一般為兩種，其中一種是非集成式閥控缸控制。對于非集成式閥控缸控制，其主要缺點是：1.閥控缸存在管路及管接頭較多，密封點較多，因而易出現接頭損壞和泄漏故障；2.伺服閥與伺服缸之間的連接管路過長，降低了系統固有頻率，導致多足機器人的動態響應變差，功率損失增加。鑒于上述缺點，國內外相關專利和論文也提出另一種驅動方法，即集成式閥控缸控制，也就是將閥控缸結構(也稱為液壓驅動單元結構)的伺服閥和伺服缸集成在一起，伺服缸缸體內加工相應油道，省去了外接的管路和接頭體，但未能實現多傳感檢測元件的高度集成，限制了液壓驅動單元的控制性能。

發明內容

本發明克服了現有技術中的不足，提供一種高集成性液壓驅動單元結構。

為了解決上述存在的技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種高集成性液壓驅動單元結構，是由噴嘴擋板伺服閥、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，噴嘴擋板伺服閥和油路連接塊并列安裝在伺服缸缸體的上部；

所述的伺服缸為雙出桿液壓缸，伺服缸與噴嘴擋板伺服閥聯接處的缸體上設有徑向流道C、流道D、流道E和流道Y，伺服缸與油路連接塊聯接處的缸體上設有徑向流道G、流道H和流道J，伺服缸靠近噴嘴擋板伺服閥一側的缸體內設有徑向流道K及軸向流道L、流道M、流道N和流道Z；流道L分別與流道H和流道C連通，流道M分別與流道G和流道Y連通，流道N分別與流道J和流道D連通，流道Z分別與流道K和流道E連通；

所述的油路連接塊上并列開設有：水平向進油/回油流道Q和進油/回油流道R，垂直向流道W和流道V，進油/回油流道Q和流道W連通，進油/回油流道R和流道V連通；

油路連接塊的流道V與伺服缸缸體上的流道H連通，油路連接塊的流道W與伺服缸缸體上的流道J連通；

所述的噴嘴擋板伺服閥上有進油口P、控制油口A、控制油口B和回油口T；

所述的壓力傳感器有兩個，第一壓力傳感器置于伺服缸上靠近噴嘴擋板伺服閥一側，第二壓力傳感器置于伺服缸缸蓋一側；力傳感器安裝在伺服缸活塞桿的前端；位移傳感器一端固定在與力傳感器同側的伺服缸活塞桿上，另一端固定在伺服缸缸體上。

壓力傳感器、力傳感器和位移傳感器配合使用，實時檢測液壓驅動單元的外負載力、兩腔壓力、位移、速度等狀態量，采用狀態反饋在線修正控制器參數，以提高液壓驅動單元的控制性能。

由于采用上述技術方案，本發明的一種高集成性液壓驅動單元結構，可滿足足式機器人關節運動的高響應高精度控制要求，而且結構緊湊，能集成多個傳感檢測元件實時檢測液壓驅動單元各狀態量，并用以控制以提高液壓驅動單元的魯棒性。

本發明提供的一種高集成性液壓驅動單元結構與現有技術相比，具有這樣的有益效果：

1、由于噴嘴擋板伺服閥、壓力傳感器、力傳感器和位移傳感器均直接集成在伺服缸上，因此該液壓驅動單元實現了多元器件的高密度集成，體積小、重量輕，并且伺服閥與伺服缸間無外接管路，降低了足式機器人管路接頭損壞和泄漏故障發生率，使關節運動的動態響應得到了提高；

2、由于與多傳感檢測元件配合使用，液壓驅動單元動態過程的狀態量可實時檢測，采用狀態反饋在線修正控制器中的控制參數，提高了液壓驅動單元的控制性能和魯棒性。

附圖說明

圖1是本發明液壓驅動單元結構三維裝配圖；

圖2是本發明液壓驅動單元結構裝配圖；

圖3是伺服缸缸體俯視圖；

圖4是伺服缸缸體(去缸蓋)左視圖；

圖5是油路連接塊在圖2中A-A向剖視圖；

圖6是本發明液壓驅動單元結構原理圖；

圖7是本發明液壓驅動單元結構控制方法示意圖。