CN103213629A

CN103213629A - 一种负重弹跳机器人液压动力装置

Info

Publication number: CN103213629A
Application number: CN 201310141270
Authority: CN
Inventors: 葛文杰; 同新星; 徐升; 谈效龙; 火统龙
Original assignee: Northwestern Polytechnical University
Current assignee: Northwestern Polytechnical University
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2013-07-24

Abstract

本发明涉及一种负重弹跳机器人液压动力装置,采用液压集成块形式；油路集成块上安装有电机、蓄能器、换向阀、溢流阀、油箱、导油块、齿轮泵及液压管路，其中导油块和齿轮泵固定在油箱内；液压元件的油口与相对应的油路集成块上的油口连接；液压管路的另一端与液压缸连接,电机通过联轴器与齿轮泵相连接。当电机动作时，齿轮泵通过导油块把油箱内的油注入油路集成块中相应的油路，蓄能器积蓄能量，通过换向阀控制液压管路中的流向，实现液压缸快速动作。该装置体积小、重量轻、功率/质量比大；液压动力装置易于控制,能将系统功率在极短时间内集中提供给指定关节，满足特殊动作驱动的要求；使机器人整体结构更加简单、紧凑。

Description

一种负重弹跳机器人液压动力装置

技术领域

本发明涉及一种弹跳机器人的动力装置，具体地说,涉及一种负重弹跳机器人液压动力装置。

背景技术

弹跳机器人在复杂地形下工作,进行军事物资运输、野外勘探和探险、星际探测等方面具有广阔的应用前景。尤其在星际探索中，跳跃型机器人可携带多种检测仪器及采集设备，跨越星球表面的不平物体，自动绕开障碍物和复杂地形，完成多种探索任务；另外在星际探索中，由于月球和火星表面重力加速度大大低于地球，跳越运动能充分利用其自身的优势。

目前在弹跳机器人研究方面，美国凯斯西储大学研制出一种用充气人工肌肉实现弹跳运动的机械蟋蟀；美国航空宇航局喷气动力实验室与加利福尼亚技术学院联合研制出一种蛙形弹跳机，以解决星际探索中星球表面越障的难题；麻省理工学院和日本东京工业大学分别在研究一种气动控制的仿袋鼠和仿狗的单腿跳跃机器人模型。以上所述的国外研究和制造的机器人的驱动方式均为电机或气动方式。关于液压驱动方式，波士顿动力公司为美国陆军研制成功的“大狗”机器人就是这个领域的代表作，整个机器人采用液压驱动，但该机器人主要运动形式是行走，缺少跳跃运动的优势。

国内外大量公开的弹跳机器人基本上都是采用电池-电机装置驱动。专利ZL201120509138中公开了一种可实现跳跃动作的机器人，机器人是靠电机推动装置的左右斜杆，使得固定在左右斜杆两端的扭簧存储弹力，然后再释放来实现机器人的跳跃动作，这种结构虽然也能实现跳跃，但其负重能力有限，功率/质量比小、控制复杂。在发明专利ZL201110003924中描述了一种折叠式弹跳机器人，这种折叠式弹跳机器人是靠电池作为驱动，通过减速齿轮组使电机减速获得大扭矩，带动凸轮作用于弹性装置，实现拉簧的拉伸储能和瞬间释放，从而实现机器人弹跳。这种方法存在的不足是功率/质量比小、负重能力差，机器人的每个关节除配置微型小电机外，还要安装减速器箱，使机器人腿部结构显得非常复杂。

发明内容

为了避免现有技术的不足，本发明提出一种功率/质量比大，机器人负重能力强，易于控制，动态响应快的弹跳机器人液压动力装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:负重弹跳机器人液压动力装置包括电机、油路集成块、溢流阀、油箱、第一液压管、第二液压管、蓄能器、换向阀、导油块、齿轮泵、联轴器，其中还包括液压缸；

液压缸安装在机器人的关节处，为机器人关节运动提供动力；

所述油路集成块位于液压动力装置的中心部位，电机与齿轮泵分别固定安装在油路集成块的两侧面，电机输出轴穿过油路集成块通过联轴器与齿轮泵连接，齿轮泵与导油块位于油箱内,导油块固定在齿轮泵的侧面,齿轮泵出油口与导油块侧面油口配合相通,导油块端部油口与油路集成块的油口对应连通；换向阀与溢流阀分别位于油路集成块的两端，溢流阀侧面油口与油路集成块侧端下面的油口配合安装，换向阀侧面油口与油路集成块另一侧端的油口配合安装；蓄能器位于油路集成块顶部,且与油路集成块顶部中间油口固连；第一液压管一端与油路集成块底部油口连接，另一端和液压缸油口连通；第二液压管一端与油路集成块顶部油口相连通，另一端和液压缸另一油口连接相通。

所述油箱为侧端敞开矩形结构，油箱敞开端与油路集成块对应面平齐安装，中间有密封垫圈。

有益效果

本发明负重弹跳机器人液压动力装置,采用液压集成块形式；油路集成块上安装有电机、蓄能器、换向阀、溢流阀、油箱、导油块、齿轮泵及液压管路，其中导油块和齿轮泵位于油箱内部；每个液压元件的油口均与相对应的油路集成块安装面上的油孔相吻合连接；液压管路的另一端连接液压缸，该液压缸即动力执行元件；电机通过联轴器与齿轮泵的主轴相连接；当电机动作时，齿轮泵通过导油块把油箱内的油注入油路集成块中相应的油路，蓄能器积蓄能量，通过换向阀控制液压管路中的流向，实现液压缸快速动作。本发明是是一种安装在负重弹跳机器人上的液压动力装置，体积小巧、重量轻，功率/质量比大；液压动力装置易于控制,关节驱动功率分配更方便，可将系统功率在极短时间内集中提供给指定关节，满足特殊动作驱动的要求；使机器人整体结构更加简单、紧凑。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种负重弹跳机器人液压动力装置作进一步详细说明。

图1为本发明负重弹跳机器人液压动力装置轴测图。

图2为本发明的外侧底部结构示意图。

图3为本发明的油箱局部剖视图。

图4为本发明负重弹跳机器人液压动力装置剖视图。

图中:

1.电机 2.油路集成块 3.溢流阀 4.油箱 5.第一液压管 6.液压缸7.第二液压管 8.蓄能器 9.换向阀 10.导油块 11.齿轮泵 12.联轴器

具体实施方式

本实施例是一种负重弹跳机器人液压动力装置。

参阅图1、图2、图3、图4，本发明负重弹跳机器人液压动力装置采用液压集成块模式；油路集成块2上安装有电机1、溢流阀3、油箱4、蓄能器8、换向阀9、导油块10、齿轮泵11、联轴器12及第一液压管5和第二液压管7；每个液压元件的油口均与相对应的油路集成块2安装面上的油孔相吻合连接；液压管路的另一端与液压缸6连接，液压缸6即为动力执行元件；液压缸6固定安装在机器人的关节处，为机器人关节运动提供动力。油路集成块2位于液压动力装置的中心部位，电机1通过螺栓安装在油路集成块2的侧面；齿轮泵11固定安装在油路集成块2的另一侧面，电机1输出轴穿过油路集成块2通过联轴器12与齿轮泵11连接。换向阀9固定安装在油路集成块2的一端，换向阀9侧面油口与油路集成块2一端的油口配合安装。溢流阀3固定安装在油路集成块2另一端侧下方，溢流阀3侧面油口与油路集成块2侧端下面的油口配合安装。蓄能器8固定在油路集成块2顶部,而且与油路集成块2顶部中间油口连接。

如图3所示，油箱4为侧端敞开的矩形结构件，油箱4敞开端与油路集成块2对应面平齐固定安装，中间有密封垫圈。齿轮泵11与导油块10位于油箱4内,导油块10固定安装在齿轮泵11的侧面,齿轮泵11出油口与导油块10侧面油口配合相通,导油块10端部油口与油路集成块2侧面的油口对应连通。第一液压管5一端与油路集成块2底部油口连接，第一液压管5另一端和液压缸6油口相连通；第二液压管7一端与油路集成块2顶部油口相连通，另一端和液压缸6另一油口连接相通。

如图2、图3、图4所示，当电机1运转时，通过联轴器12带动齿轮泵11一起旋转运动，使齿轮泵11将油箱4中的液压油吸入，并通过导油块10将油注入油路集成块2内部的油道中，油道中的油通过对应位置的油口使蓄能器8积蓄液压油，溢流阀3作为保护元件防止油路过载，同时通过换向阀9控制第一液压管5和第二液压管7内部油的流向，实现液压缸6的快速动作，从而使机器人的关节得到足够的速度和动力。

Claims

1.一种负重弹跳机器人液压动力装置，包括电机、油路集成块、溢流阀、油箱、第一液压管、第二液压管、蓄能器、换向阀、导油块、齿轮泵、联轴器，其特征在于:还包括液压缸；

2.根据权利要求1所述的负重弹跳机器人液压动力装置，其特征在于:所述油箱为侧端敞开矩形结构，油箱敞开端与油路集成块对应面平齐安装，中间有密封垫圈。