机器人液压关节模组制造技术

本发明专利技术公开了一种机器人液压关节模组，包括电液一体球形泵动力系统、液压马达(41)及控制系统，在外壳(1)上设置有基座(21)；电液一体球形泵动力系统是由具有正反转功能的球形泵(40)、电机定子(3)和电机转子(4)构成，球形泵(40)与电机转子(4)固定连接，球形泵(40)设置在连接板的一侧，液压马达(41)设置在连接板(7)的另一侧，在缸套(13)上连接有缸套端盖(14)，缸套端盖(14)上设置有连接环；控制器(27)与电机、传感器和刹车系统电连接，用于接收传感器信号、控制电机的运转、刹车系统的启停等。本发明专利技术的优点是结构简单、扭矩大、功率质量比大，运动柔性好，可以模块化使用。 1

Hydraulic joint module of robot

The invention discloses a hydraulic joint module of a robot, which includes an electro-hydraulic spherical pump power system, a hydraulic motor (41) and a control system. A base (21) is arranged on the shell (1); a spherical pump power system is composed of a spherical pump (40), a motor stator (3) and a motor rotor (4), with a spherical pump (4), and a spherical pump (4). 0) fixed connection to the motor rotor (4). The spherical pump (40) is set on the side of the connecting plate. The hydraulic motor (41) is set on the other side of the connecting plate (7). The cylinder sleeve (13) is connected to the end cover (14) of the cylinder sleeve (14). The cylinder sleeve end cover (14) is set with a connection ring; the controller (27) is electrically connected with the motor, sensor and brake system to receive sensor letters. Number, control motor operation, brake system start and stop. The invention has the advantages of simple structure, large torque, large power and mass ratio, good movement flexibility and modularization. One

【技术实现步骤摘要】
机器人液压关节模组
本专利技术专利涉及一种机器人液压关节，特别是一种可通用的机器人液压关节模组，属于机器人

技术介绍
机器人的抓举部件包括手部、臂部和机器人关节，机器人关节作为机器人的重要部件，对机器人体积、重量、动作灵活性、抓举力量大小等指标起着非常重要的作用。目前，机器人关节的驱动方式包括电机减速机驱动、气动人工肌肉驱动和液压驱动。气动人工肌肉驱动具有重量轻、价格低、易维护等特点，但其控制精度低，应用受限；电机减速机驱动具有成本低、控制简单、体积小等优点，但是其最大问题是功率质量比低，刚性太大缺乏柔性，在运动过程中容易损坏等缺点；相比之下，液压驱动的最大优点是功率质量比高，运动柔性好，所以，近年来液压驱动关节正在越来越多的应用到机器人中，液压驱动机器人已成为机器人研究的重要方向和趋势。但是，目前的液压驱动机器人关节采用都是集中式液压分布系统，通过一个大功率、大流量的液压泵作为中央液压源，再通过配置各种阀门和控制系统把压力分配到各个需要动作的部位，所带来的问题是动力系统结构笨重、功耗大，由于阀门所增加的零件数量多从而导致系统的体积很大、产生的能耗损失很大。球形泵是一种全新结构的变容式机构，较小的体积就可以实现很高的压力，球形泵用于机器人动力系统有很多优势，可以使机器人动力系统的体积减小、重量减轻、能耗降低。
技术实现思路
本专利技术的目的就是设计一种机器人液压关节模组，采用最新专利技术球形泵和液压马达(可旋转任意角度、连续运转、正反向旋转)构成标准的关节模组，以提高液压关节的功率质量比、提高关节的响应速度和柔性、降低能耗、减小重量和体积，在机器人生产中可模块化使用。本专利技术的技术方案是，机器人液压关节模组，其特征是：包括设置在外壳内的电液一体球形泵动力系统、液压马达及控制系统，在外壳上设置有基座，其中：所述电液一体球形泵动力系统是由具有正反转功能的球形泵、电机定子和电机转子构成，转子连接体为一端开口的圆筒型结构，球形泵置于转子连接体的圆柱内腔内，转子连接体的外圆柱面与电机转子的内圆柱面固定连接，电机定子和连接板固定在外壳圆柱内腔的内圆柱面上；连接板的一侧中央向内凹入一与缸盖顶端圆柱凸台相配的圆柱空腔，在连接板的另一侧中央向外伸出一中心轴；在中心轴和缸盖内设置有液压油路；球形泵泵壳的顶端法兰端面与连接板的一侧端面贴合并通过螺钉固定在连接板的该侧端面上，缸盖顶端伸出泵壳的圆柱凸台插入连接板上的圆柱空腔后，缸盖顶端圆柱凸台的端面与连接板凹入的圆柱空腔的底面紧密贴合，缸盖上的两个进排油孔与连接板中心轴内的两个进排油孔分别接通，缸盖上的两个溢流通道与连接板上的两个溢流通道分别接通；转子连接体的底端向内凸出一驱动轴与球形泵的转盘连接，在转子连接体的内圆柱面与球形泵的泵壳外圆柱面之间设置有C轴承，转子连接体的底端向外伸出一支撑轴，在支撑轴上连接有D轴承和轴承压盖，轴承压盖固定在壳体上，转子连接体以C轴承和D轴承作为旋转支撑；在轴承压盖的外侧端面上设置有电器端盖，弹性储油器设置在轴承压盖与电器端盖所形成的封闭容腔内，弹性储油器与电机定子与泵壳之间的容腔接通；所述液压马达设置在连接板上伸出中心轴的一侧，液压马达包括缸套、椭圆轮、叶片、弹簧，椭圆轮固定在中心轴上，缸套环绕在中心轴上并绕椭圆轮转动，在缸套的内圆柱面上设置有多个叶片槽，在叶片槽的根部设置有弹簧，叶片的一端压持在弹簧上，另一端与椭圆轮的外圆弧面贴合，叶片随着缸套绕椭圆轮旋转时，叶片压缩弹簧并在叶片槽内滑动，在缸套连接叶片一侧的圆环端面上通过螺钉连接有缸套端盖，缸套端盖、缸套、椭圆轮、叶片组合构成液压马达的两组封闭工作腔，两组封闭工作腔与中心轴内的两个进排油孔分别接通；在中心轴的根部台阶的圆柱面和缸套之间设置有A轴承，在中心轴端部台阶圆柱面与缸套端盖之间设置有B轴承；在缸套端盖上设置有连接环，连接环与机器人手部、臂部或者其它液压关节的基座连接；所述控制系统包括控制器、传感器和刹车系统；刹车系统和传感器设置在液压马达的缸套与连接板侧面之间，刹车系统用于液压马达刹车控制，传感器用于感知缸套的转动角度、转动速度等信息；控制器设置在轴承压盖与电器端盖形成的空腔内，控制器与电机、传感器和刹车系统电连接，用于接收传感器信号、控制电机的运转、刹车系统的启停等；进一步的，中心轴是一从连接板端面中央伸出的直径依次变小的台阶轴，在中心轴内设置有两个进排油孔和两个溢流通道，中心轴上的两个进排油孔和两个溢流通道的一端开口位于连接板圆柱空腔的底部端面上；两个进排油孔的另一端分别与设置在中心轴与液压马达的两组工作腔所在的外圆柱面上的进排油端口接通；中心轴内的两个溢流通道为盲孔，其中一个溢流通道的盲端与中心轴内的一个进排油孔接通，另一个溢流通道的盲端与中心轴内的另一个进排油孔接通，在中心轴内每个溢流通道口部设置有单向阀，液压油从连接板上溢流通道的口部经单向阀可进入中心轴内的进排油孔；在缸盖顶部凸起的圆柱凸台圆柱面上设置有两个溢流孔，在连接板和泵壳的结合面上相应的设置两个溢流槽，缸盖上每个溢流孔的一端与缸盖上的溢流通道接通，另一端与溢流槽接通；每个溢流槽的一端与溢流孔连通，另一端与泵壳与电机定子之间的空腔接通；进一步的，两组封闭工作腔分别与设置在椭圆轮外圆弧面上的两组进排油端口接通，椭圆轮外圆弧面上的两组进排油端口与中心轴圆柱面上的相应的两组进排油端口分别接通；进一步的，进排油端口为两组，一组进排油端口径向贯通中心轴和椭圆轮，两端开口在椭圆轮的外圆弧面上并以椭圆轮的中心为对称，并与中心轴内的一个进排油孔接通；另一组进排油端口径向贯通中心轴和椭圆轮，两端开口在椭圆轮的外圆弧面上并以椭圆轮的中心为对称，并与中心轴内的另一个进排油孔接通；两组进排油端口沿中心轴的轴向相互错开，在中心轴连接椭圆轮的圆柱面上两组进排油端口之间的设置有密封环；进一步的，液压马达的封闭工作腔为四组，以椭圆轮椭圆中心为对称分布在在椭圆长轴的两侧，在椭圆长轴每侧的两组封闭工作腔分别与中心轴内的两个进排油孔接通；进一步的，刹车系统包括环形的刹车盘、环形的电磁铁和环形的衔铁，刹车盘设置在中心轴根部台阶圆柱面上，通过螺钉连接在连接板的侧面上，电磁铁安装固定在刹车盘端面上的环形凹槽内，衔铁通过压簧、销钉和螺栓压持在缸套与刹车盘相对的端面上，衔铁随同缸套旋转；进一步的，在刹车系统的刹车盘的外圆周与外壳内圆周之间的环形空腔内设置有传感器，传感器包括读卡器和磁性环，读卡器固定在刹车盘与外壳之间的环形空腔内，与固定在缸套的外圆周侧面上的环形磁性环相对且之间留有间隙。本专利技术的优点是：1、液压关节功率质量比大，扭矩大，关节柔性好，关节模组作为标准件可模块化使用，适合于各种机器人；2、由于球形泵独特的原理优势，具有体积小、振动小的特点，而且球形泵具有可正向和反向旋转的特点，从而驱动液压马达的缸套，机器人的液压系统采用分布式液压源方案，省掉了繁杂的高压油管和电磁液压换向阀，可大幅减小系统的重量、体积和功耗，大幅简化了控制系统；3、在溢流通道中设置单向阀，通过弹性储油器与整个液压系统形成液压回路，保证了球形泵溢流油池始终为低压，并能使溢流油池的液压油循环流动；同时弹性储油器保证了封闭的系统的液压油因温度变化引起的体积调节。附图说明图1：本专利技术所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.机器人液压关节模组，其特征是：包括设置在外壳(1)内的电液一体球形泵动力系

【技术特征摘要】
1.机器人液压关节模组，其特征是：包括设置在外壳(1)内的电液一体球形泵动力系统、液压马达(41)及控制系统，在外壳(1)上设置有基座(21)，其中：所述电液一体球形泵动力系统是由具有正反转功能的球形泵(40)、电机定子(3)和电机转子(4)构成，转子连接体(2)为一端开口的圆筒型结构，球形泵(40)置于转子连接体(2)的圆柱内腔内，转子连接体(2)的外圆柱面与电机转子(4)的内圆柱面固定连接，电机定子(3)和连接板(7)固定在外壳(1)圆柱内腔的内圆柱面上；连接板(7)的一侧中央向内凹入一与缸盖(22)顶端圆柱凸台相配的圆柱空腔，在连接板(7)的另一侧中央向外伸出一中心轴(34)；在中心轴(34)和缸盖(22)内设置有液压油路；球形泵(40)的泵壳(6)的顶端法兰端面与连接板(7)的一侧端面贴合并通过螺钉固定在连接板(7)的该侧端面上，缸盖(22)顶端伸出泵壳(6)的圆柱凸台插入连接板(7)上的圆柱空腔后，缸盖(22)顶端圆柱凸台的端面与连接板(7)凹入的圆柱空腔的底面紧密贴合，缸盖(22)上的两个进排油孔(16)与中心轴(34)内的两个进排油孔(16)分别接通，缸盖(22)上的两个溢流通道(35)与连接板(7)上的两个溢流通道(35)分别接通；转子连接体(2)的底端向内凸出一驱动轴(42)与球形泵(40)的转盘(25)连接，在转子连接体(2)的内圆柱面与球形泵(40)的泵壳(6)外圆柱面之间设置有C轴承(5)，转子连接体(2)的底端向外伸出一支撑轴(43)，在支撑轴(43)上连接有D轴承(29)和轴承压盖(30)，轴承压盖(30)固定在壳体(1)上，转子连接体(2)以C轴承(5)和D轴承(29)作为旋转支撑；在轴承压盖(30)的外侧端面上设置有电器端盖(28)，弹性储油器(31)设置在轴承压盖(30)与电器端盖(28)所形成的封闭容腔内，弹性储油器(31)与电机定子(3)与泵壳(6)之间的容腔接通；所述液压马达(41)设置在连接板(7)上伸出中心轴(34)的一侧，液压马达(41)包括缸套(13)、椭圆轮(17)、叶片(19)、弹簧(20)，椭圆轮(17)固定在中心轴(34)上，缸套(13)环绕在中心轴(34)上并绕椭圆轮(17)转动，在缸套(13)的内圆柱面上设置有多个叶片槽(46)，在叶片槽(46)的根部设置有弹簧(20)，叶片(19)的一端压持在弹簧(20)上，另一端与椭圆轮(17)的外圆弧面贴合，叶片(17)随着缸套(13)绕椭圆轮(17)旋转时，叶片(19)压缩弹簧(20)并在叶片槽(46)内滑动，在缸套(13)连接叶片(19)一侧的圆环端面上通过螺钉连接有缸套端盖(14)，缸套端盖(14)、缸套(13)、椭圆轮(17)、叶片(19)组合构成液压马达(41)的两组封闭工作腔，两组封闭工作腔与中心轴(34)内的两个进排油孔(16)分别接通；在中心轴(34)的根部台阶圆柱面和缸套(13)之间设置有A轴承(15)，在中心轴(34)端部台阶圆柱面与缸套端盖(14)之间设置有B轴承(18)；在缸套端盖(14)上设置有连接环，连接环与机器人手部、臂部或者其它液压关节的基座(21)连接；所述控制系统包括控制器(27)、传感器和刹车系统；刹车系统和传感器设置在液压马达(41)的缸套(13)与连接板(7)侧面之间，刹车系统用于液压马达(41)刹车控制，传感器用于感知缸套(13)的转动角度、转动速度信息；控制器(27)设置在轴承压盖(30)与电器端盖(28)形成的空腔内，控制器(27)与电机、传感器和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王陆一，李正平，谈耀文，赵军，王心刚，张五星，吕德勇，
申请(专利权)人：西安正安环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61