[實用新型]一種液壓機(jī)械臂現(xiàn)實虛擬互動綜合實驗平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520265302.1
• 申請日: 2015-04-28
• 公開（公告）號: CN204557930U
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳強(qiáng);李健;魯守銀;蘇建軍;慕世友;任杰;傅孟潮;王振利;譚林;呂曦晨;李建祥;趙金龍;張海龍;高郎宏
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院;山東魯能智能技術(shù)有限公司
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種液壓機(jī)械臂現(xiàn)實虛擬互動綜合實驗平臺。

背景技術(shù)

機(jī)械臂的驅(qū)動方式有電機(jī)驅(qū)動、液壓驅(qū)動、氣動三種方式，主流的為電機(jī)驅(qū)動和液壓驅(qū)動。液壓系統(tǒng)具有很大的功率質(zhì)量比，適合于大負(fù)載的情形。其優(yōu)點在于它的高精度、高靈敏度和安全性。比如在一些工作區(qū)域?qū)λ鶐щ妷河幸蟮膱龊稀榱诉_(dá)到對各種元件進(jìn)行實驗的目的，擁有一臺綜合液壓實驗臺來完成多種液壓元件的實驗工作是很有必要的。

目前，我國高壓帶電作業(yè)技術(shù)處于絕緣斗臂車和機(jī)器人技術(shù)的過度階段。利用機(jī)器人輔助或代替人進(jìn)行作業(yè)，不僅保證了操作人員的人身安全，而且大大地降低了勞動強(qiáng)度、提高勞動效率和操作的規(guī)范性，還可以做到全天候帶電作業(yè)。但是，由于高壓帶電作業(yè)機(jī)器人的液壓技術(shù)的缺陷，阻礙了高壓帶電作業(yè)技術(shù)向機(jī)器人技術(shù)階段的推進(jìn)。

實用新型內(nèi)容

本實用新型為了解決上述問題，提出了一種液壓機(jī)械臂現(xiàn)實虛擬互動綜合實驗平臺，本裝置能夠?qū)崿F(xiàn)被測元器件的快速更換，對液壓機(jī)械臂進(jìn)行動/靜態(tài)分析及三維現(xiàn)實虛擬互動仿真實驗，滿足液壓機(jī)械臂制造中元器件的選型及性能測試，有助于液壓機(jī)械臂運動學(xué)算法的研究，有效的降低研發(fā)成本，縮短了開發(fā)周期。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種液壓機(jī)械臂現(xiàn)實虛擬互動綜合實驗平臺，包括上位機(jī)主控系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)和液壓伺服實驗臺，其中，所述上位機(jī)主控系統(tǒng)接收用戶的輸入控制指令，與運動控制系統(tǒng)連接，將計算結(jié)果發(fā)送給運動控制系統(tǒng)，所述運動控制系統(tǒng)接收上位機(jī)主控系統(tǒng)的指令，驅(qū)動液壓伺服控制實驗臺執(zhí)行相應(yīng)動作；

所述液壓伺服實驗臺，包括支架、伺服一體化油源、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和溫控系統(tǒng)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用以模擬6自由度液壓機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)，包括擺動油缸、直線油缸和液壓馬達(dá)，擺動油缸放置于支架上端，液壓馬達(dá)和直線油缸設(shè)置于支架中端；所述伺服一體化油源為整個液壓實驗平臺提供穩(wěn)壓油源輸出，其輸出管路連接擺動油缸和液壓馬達(dá)；所述溫控系統(tǒng)，連接伺服一體化油源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對液壓油進(jìn)行散熱降溫。

所述上位機(jī)主控系統(tǒng)包括第一工控機(jī)、顯示模塊和輸入設(shè)備，其中，顯示模塊連接第一工控機(jī)，第一工控機(jī)連接輸入設(shè)備，所述顯示模塊用于顯示機(jī)械臂各個自由度位置信息及機(jī)械臂三維姿態(tài)；所述第一工控機(jī)，接收用戶通過輸入設(shè)備輸入的控制指令，分析計算后轉(zhuǎn)換成運動指令序列通過以太接口發(fā)送至運動控制系統(tǒng)；

所述運動控制系統(tǒng)，包括第二工控機(jī)、液壓伺服驅(qū)動器、角速度傳感器和位移傳感器，第二工控機(jī)接收上位機(jī)主控系統(tǒng)傳輸?shù)倪\動指令序列，產(chǎn)生伺服控制信號，驅(qū)動液壓伺服驅(qū)動器和液壓馬達(dá)執(zhí)行相應(yīng)運動，角速度傳感器、位移傳感器實時測量擺動油缸和伸縮油缸和液壓馬達(dá)的運動參數(shù)，將測量結(jié)果發(fā)送給第二工控機(jī)，第二工控機(jī)通過接口將其傳輸給第一工控機(jī)。

所述溫控系統(tǒng)包括液壓油過濾系統(tǒng)和液壓油冷卻系統(tǒng)，其中，液壓油冷卻系統(tǒng)、液壓油過濾系統(tǒng)都與伺服一體化油源、執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接。

所述上位機(jī)主控系統(tǒng)顯示當(dāng)前機(jī)械臂各個自由度位置信息及機(jī)械臂三維姿態(tài)。

所述運動控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)將角速度傳感器、位移傳感器采集的信息上傳至上位機(jī)主控系統(tǒng)。

所述6自由度液壓機(jī)械臂為可沿X、Y、Z方向運動，且可繞X、Y、Z旋轉(zhuǎn)的具有6個自由度的液壓機(jī)械臂。

所述液壓伺服試驗臺包括5個擺動油缸、1個直線油缸和1個液壓馬達(dá)，其中所述5個擺動油缸分別模擬液壓機(jī)械臂的X、Y、Z和繞X、Z旋轉(zhuǎn)的5個擺動自由度，所述1個液壓馬達(dá)模擬液壓機(jī)械臂的繞Y軸旋轉(zhuǎn)的自由度，所述1個直線油缸模擬液壓機(jī)械臂的手抓開合自由度。

本實用新型的有益效果為：

(1)本實用新型對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行模塊化設(shè)計，方便拆裝，利用三維虛擬現(xiàn)實互動技術(shù)實現(xiàn)液壓試驗臺與機(jī)械臂之間的現(xiàn)實虛擬互動，能夠試驗伺服閥及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)特性，驗證控制算法執(zhí)行的準(zhǔn)確性，適用于液壓機(jī)械臂的研究與開發(fā)；

(2)液壓機(jī)械臂現(xiàn)實虛擬互動綜合實驗平臺具有執(zhí)行機(jī)構(gòu)的快速拆裝、對伺服閥進(jìn)行特性分析及通過三維顯示虛擬互動顯示驗證算法的正確性等功能，能夠滿足液壓機(jī)械臂制造中元器件的選型及性能測試，有助于液壓機(jī)械臂運動學(xué)算法的研究，有效的降低研發(fā)成本，縮短開發(fā)周期。

附圖說明

圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；