[發明專利]機器人液壓關節模組

有效

• 申請號: 201810147594.7
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108161984B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 王陸一;李正平;談耀文;趙軍;王心剛;張五星;呂德勇
• 申請（專利權）人: 深圳市球形動力科技有限公司
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02;F04C9/00;F04C11/00;F03C2/30
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本專利公開了一種機器人液壓關節模組，包括電液一體球形泵動力系統、液壓馬達(41)及控制系統，在外殼(1)上設置有基座(21)；電液一體球形泵動力系統是由具有正反轉功能的球形泵(40)、電機定子(3)和電機轉子(4)構成，球形泵(40)與電機轉子(4)固定連接，球形泵(40)設置在連接板的一側，液壓馬達(41)設置在連接板(7)的另一側，在缸套(13)上連接有缸套端蓋(14)，缸套端蓋(14)上設置有連接環；控制器(27)與電機、傳感器和剎車系統電連接，用于接收傳感器信號、控制電機的運轉、剎車系統的啟停等。本專利的優點是結構簡單、扭矩大、功率質量比大，運動柔性好，可以模塊化使用。

技術領域

本發明專利涉及一種機器人液壓關節，特別是一種可通用的機器人液壓關節模組，屬于機器人技術領域。

背景技術

機器人的抓舉部件包括手部、臂部和機器人關節，機器人關節作為機器人的重要部件，對機器人體積、重量、動作靈活性、抓舉力量大小等指標起著非常重要的作用。目前，機器人關節的驅動方式包括電機減速機驅動、氣動人工肌肉驅動和液壓驅動。氣動人工肌肉驅動具有重量輕、價格低、易維護等特點，但其控制精度低，應用受限；電機減速機驅動具有成本低、控制簡單、體積小等優點，但是其最大問題是功率質量比低，剛性太大缺乏柔性，在運動過程中容易損壞等缺點；相比之下，液壓驅動的最大優點是功率質量比高，運動柔性好，所以，近年來液壓驅動關節正在越來越多的應用到機器人中，液壓驅動機器人已成為機器人研究的重要方向和趨勢。

但是，目前的液壓驅動機器人關節采用都是集中式液壓分布系統，通過一個大功率、大流量的液壓泵作為中央液壓源，再通過配置各種閥門和控制系統把壓力分配到各個需要動作的部位，所帶來的問題是動力系統結構笨重、功耗大，由于閥門所增加的零件數量多從而導致系統的體積很大、產生的能耗損失很大。

球形泵是一種全新結構的變容式機構，較小的體積就可以實現很高的壓力，球形泵用于機器人動力系統有很多優勢，可以使機器人動力系統的體積減小、重量減輕、能耗降低。

發明內容

本發明的目的就是設計一種機器人液壓關節模組，采用最新發明球形泵和液壓馬達(可旋轉任意角度、連續運轉、正反向旋轉)構成標準的關節模組，以提高液壓關節的功率質量比、提高關節的響應速度和柔性、降低能耗、減小重量和體積，在機器人生產中可模塊化使用。

本發明的技術方案是，機器人液壓關節模組，其特征是：包括設置在外殼內的電液一體球形泵動力系統、液壓馬達及控制系統，在外殼上設置有基座，其中：

所述電液一體球形泵動力系統是由具有正反轉功能的球形泵、電機定子和電機轉子構成，轉子連接體為一端開口的圓筒型結構，球形泵置于轉子連接體的圓柱內腔內，轉子連接體的外圓柱面與電機轉子的內圓柱面固定連接，電機定子和連接板固定在外殼圓柱內腔的內圓柱面上；連接板的一側中央向內凹入一與缸蓋頂端圓柱凸臺相配的圓柱空腔，在連接板的另一側中央向外伸出一中心軸；在中心軸和缸蓋內設置有液壓油路；球形泵泵殼的頂端法蘭端面與連接板的一側端面貼合并通過螺釘固定在連接板的該側端面上，缸蓋頂端伸出泵殼的圓柱凸臺插入連接板上的圓柱空腔后，缸蓋頂端圓柱凸臺的端面與連接板凹入的圓柱空腔的底面緊密貼合，缸蓋上的兩個進排油孔與連接板中心軸內的兩個進排油孔分別接通，缸蓋上的兩個溢流通道與連接板上的兩個溢流通道分別接通；轉子連接體的底端向內凸出一驅動軸與球形泵的轉盤連接，在轉子連接體的內圓柱面與球形泵的泵殼外圓柱面之間設置有C軸承，轉子連接體的底端向外伸出一支撐軸，在支撐軸上連接有D軸承和軸承壓蓋，軸承壓蓋固定在殼體上，轉子連接體以C軸承和D軸承作為旋轉支撐；在軸承壓蓋的外側端面上設置有電器端蓋，彈性儲油器設置在軸承壓蓋與電器端蓋所形成的封閉容腔內，彈性儲油器與電機定子與泵殼之間的容腔接通；