一种高效液压系统、四足机器人技术方案

本实用新型专利技术公开了一种高效液压系统、四足机器人，属于足式机器人技术领域，伺服电机用于驱动液压泵；液压泵的进口通过油源进管连通油箱，液压泵的出口连有油源出管；各输入油管一端连通伺服阀的进油口，另一端连通对应的泵站油源的油源出管；各输入油管上均设有控制对应输入油管通断的电磁阀；伺服阀用于控制输入油管是否向液压执行器供油以及供油的方向；各泵站油源的液压泵供油压力均不同。本实用新型专利技术的一种高效液压系统、四足机器人，可降低伺服阀处的节流损耗，提高液压系统的传递效率，增加机器人的能量利用率，进而最终提升机器人的续航能力。续航能力。续航能力。

【技术实现步骤摘要】
一种高效液压系统、四足机器人


[0001]本技术属于足式机器人
，具体地说涉及一种高效液压系统、四足机器人。

技术介绍

[0002]足式机器人具有较强的通过性，能够较好的通过各种复杂非结构化路面。近年来足式机器人的研究得到了越来越广泛的关注，目前小型的足式机器人已经应用于各种复杂非结构化环境下的监测，而大型的足式机器人由于关节驱动器的发展制约而还没有被应用。
[0003]目前，小型的足式机器人，主要指机器人本体及其负载重量不超过60
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70kg的机器人。此类机器人的关节驱动所需扭矩较小，可以选用较高功率密度比的电机与减速器组合来驱动。然而，对于中型或者大型的足式机器人，由于其本体重量较大而导致其关节驱动扭矩较大，这时采用电机与减速器组合的驱动方案会大大的增加机器人的本体重量，故对于大型的足式或轮腿式机器人的关节驱动一般采用液压传动的方式。液压传动具有较高的功率密度比，用于驱动机器人关节，可以大大的提高机器人的载重比。
[0004]目前，国内外的大型足式机器人的关节均采用伺服阀控缸进行驱动，伺服阀控缸的供油采用集中式单独泵站来提供，泵站部分提供一个较高的恒定的供油压力，通过液压管路传输到各个关节端，关节端采用伺服阀控缸来驱动关节，通过伺服阀的方向及节流控制，将泵站压力输送到液压缸进而驱动关节负载。
[0005]目前，中型或者大型的足式机器人的液压系统采用集中单独泵站供油给多个关节执行器回路，利用伺服阀控缸作为机器人腿部各关节执行器，极大的提高了腿部的功率密度比以及动态响应特性，但由此而带来了极大的节流损耗，伺服阀阀前压力恒定且较大，不能根据负载需求来调节，当负载所需压力较小时，在伺服阀处产生了较大的节流损耗。同时，在足式机器人中，在一个步态周期的大部分时间里，其腿处于腾空的状态，此时关节负载仅为腿部重量，关节驱动器所需的油液压力较小，则意味着在腾空阶段，伺服阀持续产生了较大的节流损耗。由此可见，现有的足式或轮腿机器人所采用的集中式单独泵站与伺服阀控缸的传动方案，带来了较大的节流功率损耗，导致其液压传动系统的效率很低，大大的减小了机器人的能量利用率，降低了机器人的续航能力。

技术实现思路

[0006]本技术的目的是针对上述不足之处提供一种高效液压系统、四足机器人，拟解决现有的足式或轮腿机器人所采用的集中式单独泵站与伺服阀控缸的传动方案，带来了较大的节流功率损耗，导致其液压传动系统的效率很低，大大的减小了机器人的能量利用率，降低了机器人的续航能力等问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0007]一种高效液压系统，包括控制器1、至少两个的泵站油源和至少一个的执行装置；所述泵站油源的出口连有油源出管6；所述执行装置包括液压执行器7、伺服阀8和与泵站油
源一一对应的输入油管9；所述伺服阀8包括进油口；各输入油管9一端连通伺服阀8的进油口，另一端连通对应的泵站油源的油源出管6；各输入油管9上均设有控制对应输入油管9通断的电磁阀10；所述伺服阀8用于控制输入油管9是否向液压执行器7供油以及供油的方向；各泵站油源的供油压力均不同；所述控制器1分别和各泵站油源、各执行装置的伺服阀8、各输入油管9上的电磁阀10电连接。由上述结构可知，液压执行器7的输出端直接驱动机器人关节；以高效液压系统包括3个泵站油源和3个的执行装置为例，说明其工作原理为：控制器1控制3个泵站油源提供对应的供油压力，即控制器1控制第1个泵站油源，使第1个泵站油源在第1个泵站油源的油源出管6产生7MPa的供油压力；控制器1控制第2个泵站油源，使第2个泵站油源在第2个泵站油源的油源出管6产生14MPa的供油压力；控制器1控制第3个泵站油源，使第3个泵站油源在第3个泵站油源的油源出管6产生21MPa的供油压力；每个执行装置均有3根与3个泵站油源一一对应的输入油管9；第1个执行装置的伺服阀8的进油口连通3根输入油管9的一端，3根输入油管9的另一端一一对应连通3个泵站油源的油源出管6，第2个执行装置和第3个执行装置的输入油管9连接方式均与第1个执行装置相同；若第1个执行装置的第1根输入油管9的电磁阀10打开，则第1个泵站油源产生的7MPa的供油压力则通过第1根输入油管9传递至第1个执行装置的伺服阀8的进油口；若第1个执行装置的第2根输入油管9的电磁阀10打开，则第2个泵站油源产生的14MPa的供油压力则通过第2根输入油管9传递至第1个执行装置的伺服阀8的进油口；若第1个执行装置的第3根输入油管9的电磁阀10打开，则第3个泵站油源产生的21MPa的供油压力则通过第3根输入油管9传递至第1个执行装置的伺服阀8的进油口，以此来实现第1个执行装置的3个电磁阀10通过通断来选择第1个执行装置的伺服阀8的进油口的油压，所以第1个执行装置的伺服阀8的进油口的油压可以有7MPa、14MPa、21MPa；同理，第2个执行装置的3个电磁阀10通过通断来选择第2个执行装置的伺服阀8的进油口的油压；第3个执行装置的3个电磁阀10通过通断来选择第3个执行装置的伺服阀8的进油口的油压；3个泵站油源相互独立的进行供油，每个泵站油源的供油压力不同且按照从小到大的顺序分配，以此来实现系统压力的离散化。所以，控制器1控制若干个泵站油源运行后，使若干个泵站油源提供对应的供油压力，若干个泵站油源提供的供油压力值按从小到大排列，构成供油压力值数组；当执行装置的液压执行器7需要工作油液压力时，控制器1根据工作油液压力值，确定供油压力值数组中最接近且不小于工作油液压力值的供油压力值，并选取该供油压力值对应的泵站油源作为选取泵站油源；需要工作油液压力的执行装置的与选取泵站油源对应的输入油管9上的电磁阀10导通，需要工作油液压力的执行装置的其余输入油管9上的电磁阀10断开；选取泵站油源提供的油液从油源出管6进入需要工作油液压力的执行装置的与选取泵站油源对应的输入油管9后，通过伺服阀8提供给需要工作油液压力的执行装置的液压执行器7。然而，最终液压执行器7是正向运动还是反向运动还是保持静止则由控制器1控制其伺服阀8的位置来决定。所以控制器1根据关节负载的需求得知第1个执行装置的液压执行器7需要在0
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7MPa之间的油液压力需求时，控制器1根据该油液压力需求，选取第1个执行装置的第1根输入油管9的电磁阀10打开，则第1个泵站油源产生的7MPa的供油压力则通过第1根输入油管9传递至第1个执行装置的伺服阀8的进油口，此时压降为7MPa与油液压力需求的差值；所以控制器1根据关节负载的需求得知第1个执行装置的液压执行器7需要在7
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14MPa之间的油液压力需求时，控制器1根据该油液压力需求，选取第1个执行装置的第2根输入油管9的电磁阀10打开，则第2个泵站油源产
生的14MPa的供油压力则通过第2根输入油管9传递至第1个执行装置的伺服阀8的进油口，此时压降为14MPa与油液压力需求的差值；所以控制器1根据关节负载的需求得知第1个执行装置的液压执行器7需要在14
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21MPa之间的油液压力需求时，控制器1根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效液压系统，其特征在于：包括控制器(1)、至少两个的泵站油源和至少一个的执行装置；所述泵站油源的出口连有油源出管(6)；所述执行装置包括液压执行器(7)、伺服阀(8)和与泵站油源一一对应的输入油管(9)；所述伺服阀(8)包括进油口；各输入油管(9)一端连通伺服阀(8)的进油口，另一端连通对应的泵站油源的油源出管(6)；各输入油管(9)上均设有控制对应输入油管(9)通断的电磁阀(10)；所述伺服阀(8)用于控制输入油管(9)是否向液压执行器(7)供油以及供油的方向；各泵站油源的供油压力均不同；所述控制器(1)分别和各泵站油源、各执行装置的伺服阀(8)、各输入油管(9)上的电磁阀(10)电连接。2.根据权利要求1所述的一种高效液压系统，其特征在于：还包括油箱(2)；所述泵站油源包括伺服电机(3)、液压泵(4)和油源进管(5)；所述伺服电机(3)用于驱动液压泵(4)；所述液压泵(4)的进口通过油源进管(5)连通油箱(2)，液压泵(4)的出口连有油源出管(6)；所述控制器(1)分别和各泵站油源的伺服电机(3)电连接；各泵站油源的液压泵(4)的供油压力均不同。3.根据权利要求1或2所述的一种高效液压系统，其特征在于：所述油源出管(6)上设有单向阀(12)。4.根据权利要求1或2所述的一种高效液压系统，其特征在于：所述泵站油源还包括压力传感器(15)；所述压力传感器(15)用于监测油源出管(6)内的油液压力；所述压力传感器(15)和控制器(1)电连接。5.根据权利要求1或2所述的一种高效液压系统，其特征在于：所述泵站油源还包括蓄能器(16)；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小东，徐彬，周俊杰，秦也辰，刘春桃，
申请(专利权)人：北京理工大学重庆创新中心，
类型：新型
国别省市：