[發(fā)明專利]足式機(jī)器人用高功率密度輔助增力液壓缸

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011021868.1
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112283181A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 叢大成;李加啟;楊志東;楊宇;江磊
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F15B3/00
• 分類號: F15B3/00;F15B15/14;F15B15/28;F15B1/04;F15B13/02;B62D57/028
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 23101
• 代理人: 吳振剛

本發(fā)明公開一種足式機(jī)器人用高功率密度輔助增力液壓缸，包括外殼，外殼內(nèi)部固定安裝有主液壓缸、兩個輔助液壓缸和位移傳感器，外殼外壁固定安裝有蓄能器、單向閥，減壓閥，高速電磁換向閥和伺服閥，主液壓缸的活塞桿通過活塞桿連接件和兩側(cè)輔助液壓缸的活塞桿并聯(lián)，兩只輔助液壓缸的內(nèi)油腔與高速電磁換向閥的第1控制油口連通，高速電磁換向閥的第2控制油口與外部液壓油箱連通，高速電磁換向閥的第3控制油口分別與蓄能器、單向閥的出油口連通，主液壓缸的上內(nèi)油腔與伺服閥的第一控制口連接，下內(nèi)油腔與伺服閥的第二控制口連接，外部高壓油路與伺服閥的P口連通。本發(fā)明使得機(jī)器人腿部瞬間出力大大增加，提升了能量利用效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種足式機(jī)器人用高功率密度輔助增力液壓缸。

背景技術(shù)

機(jī)器人在機(jī)構(gòu)上講是一類具有極度緊湊結(jié)構(gòu)的機(jī)電設(shè)備，尤其在行走式機(jī)器人類別中，緊湊的結(jié)構(gòu)是必要的，如行走雙足機(jī)器人、奔跑四足機(jī)器人、六足機(jī)器人等。其中作為機(jī)器人最重要部件之一的驅(qū)動器則要求在能夠跟隨機(jī)器人輸出大功率同時應(yīng)保持緊湊的結(jié)構(gòu)、高頻響、耐疲勞、高效率等，那么液壓驅(qū)動器成為優(yōu)選的驅(qū)動器。

足式機(jī)器人的發(fā)展趨勢為：高速度、高跳躍、高續(xù)航等，其中高速度即足式機(jī)器人實(shí)現(xiàn)高速奔跑，在短時間內(nèi)達(dá)到目的地完成各項(xiàng)任務(wù)；高跳躍即在面對障礙時可以順利通過；高續(xù)航即在移動能源供給下實(shí)現(xiàn)更長時間的運(yùn)行。足式機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)為腿足，液壓驅(qū)動器安裝在腿足驅(qū)動關(guān)節(jié)處，作為足式機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)的腿足具有一些顯著的特點(diǎn)，在高速度中，要求驅(qū)動器具有高頻響、高功率密度、瞬時大出力；在高跳躍中，要求驅(qū)動器具有瞬時大出力、高功率密度；在高續(xù)航中，要求驅(qū)動器具有高功率密度、觸地能量回收、高效率。其中高頻響即要求驅(qū)動器能夠在一定誤差下跟隨控制高速控制信號，高功率密度即小尺寸下平均輸出大功率，瞬時大出力即在足離開地面時需要瞬間輸出足夠的力，使得機(jī)體獲得足夠大的前進(jìn)方向以及高度方向上的力；觸地能量回收即足接觸地面瞬間產(chǎn)生的沖擊能量回收，并緩沖對機(jī)體的沖擊。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種足式機(jī)器人用高功率密度輔助增力液壓缸，解決目前足式機(jī)器人要求驅(qū)動結(jié)構(gòu)的高功率密度、瞬時大出力、能量回收與釋放、高頻響的需求。

本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：一種足式機(jī)器人用高功率密度輔助增力液壓缸，包括外殼，所述的外殼內(nèi)部固定安裝有主液壓缸、兩個輔助液壓缸和LVDT位移傳感器，外殼外壁固定安裝有蓄能器、單向閥，減壓閥，高速電磁換向閥和伺服閥，兩只輔助液壓缸位于主液壓缸的左右兩側(cè)，主液壓缸的活塞桿通過活塞桿連接件和兩側(cè)輔助液壓缸的活塞桿并聯(lián)，主液壓缸活塞桿頂端安裝有力傳感器，LVDT位移傳感器的拉桿伸出外殼與活塞桿連接件固定連接，力傳感器及LVDT位移傳感器分別用來監(jiān)測主液壓缸活塞桿輸出的力矩和位移，所述的主液壓缸為單出桿液壓缸，所述的輔助液壓缸為柱塞式液壓缸，兩只輔助液壓缸的內(nèi)油腔與高速電磁換向閥的第1控制油口連通，高速電磁換向閥的第2控制油口與外部液壓油箱連通構(gòu)成低壓回路，高速電磁換向閥的第3控制油口分別與蓄能器、單向閥的出油口連通，單向閥的進(jìn)油口與減壓閥的出油口連通，減壓閥的進(jìn)油口與外部高壓油路連通，減壓閥的泄油口與外部液壓油箱連通，主液壓缸的上內(nèi)油腔與伺服閥的第一控制口連接，主液壓缸的下內(nèi)油腔與伺服閥的第二控制口連接，外部高壓油路與伺服閥的P口連通，外部液壓油箱與伺服閥的T口連通。

本發(fā)明還具有如下技術(shù)特征：本輔助增力液壓安裝在足式機(jī)器人的腿部，作為腿部運(yùn)動驅(qū)動器，當(dāng)足端由空中落地產(chǎn)生劇烈沖擊后，沖擊力沿著腿部機(jī)構(gòu)傳遞到主液壓缸的活塞桿，該沖擊力并通過活塞桿連接件將沖擊力傳遞到兩個輔助液壓缸的活塞桿上，兩個輔助液壓缸的活塞桿被壓回，此時高速電磁換向閥換向至兩個輔助液壓缸內(nèi)腔油口與蓄能器連通端，兩個輔助液壓缸的油路與蓄能器連通，兩個輔助液壓缸內(nèi)液壓油沿油路流回蓄能器被存儲起來，實(shí)現(xiàn)了沖擊力能量的回收；