CN108438072A - 一种基于液压动力系统的越障机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于液压动力系统的越障机器人，包括：底板，包括前底板和后底板；前车杆，包括第一前车杆和第二前车杆，通过小螺母固定于前传动轴上；后车杆，通过大螺母固定于后传动轴上；前轮，固定于第一前车杆上；辅轮，固定于第二前车杆上；后轮，固定于后车杆上；独轮，固定于前底板前端下方；锥齿轮副，设置于独轮上方；齿轮副，通过小螺母固定于前传动轴上；驱动电机，包括两个固定于齿轮副上的第一驱动电机以及固定于锥齿轮副上的第二驱动电机；液压站，设置于前底板上；液压马达，通过油管与液压站连接；液压泵，固定于液压站顶部的一侧；油箱，固定于液压站顶部另一侧的一角上；以及电机，固定于液压站顶部另一侧且与油箱相邻设置。

Description

一种基于液压动力系统的越障机器人

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种基于液压动力系统的越障机器人。

背景技术

现有的越障机器人基本上为电机驱动，电机驱动需要额外配置变速器，结构复杂，成本高，不可以实现双向驱动，造成工作效率低且实用性不强，功能不够强大，并且基本上采用的为前轮转向后轮驱动，一个驱动装置至少同时驱动两个轮子同时转向或转动，导致无法在越障的过程中很好的翻越障碍物，无法针对多种路况采取不同的运动方式，电机驱动使对于车轮的抬起和放下，无法提供稳定且较大的力，经常出现运行不稳定或者由于动力不足无法翻越障碍物的现象。所以需要一种能够解决上述问题的越障机器人。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于液压动力系统的越障机器人。

本发明提供了一种基于液压动力系统的越障机器人，具有这样的特征，包括：底板，包括通过转轴连接的前底板和后底板，前底板两侧固定有穿有前传动轴的前轴承座，后底板两侧固定有穿有后传动轴的后轴承座；前车杆，包括第一前车杆和第二前车杆，第一前车杆和第二前车杆均通过小螺母固定于前传动轴上且设置于前轴承座的外侧；后车杆，通过大螺母固定于后传动轴上且设置于后轴承座的外侧；前轮，固定于第一前车杆上；辅轮，固定于第二前车杆上；后轮，固定于后车杆上；独轮，通过第一轴承固定于前底板前端的下方；锥齿轮副，设置于独轮的上方，通过第一轴承固定于前底板的上方，用于实现独轮的换向；齿轮副，通过小螺母固定于前传动轴上且设置于前轴承座的内侧；驱动电机，包括两个固定于齿轮副上用于驱动前轮的第一驱动电机以及固定于锥齿轮副上用于驱动独轮的第二驱动电机；液压站，设置于前底板上，包括有4个用于实现前轮和后轮换向的换向阀、用于控制4个换向阀动作顺序的4个顺序阀以及用于控制4个换向阀对前轮和后轮进行换向的4个控制阀；液压马达，通过油管与液压站连接，包括设置于第一前车杆与前轮固定处的用于驱动第一前车杆进行动作的第一液压马达、设置于第二前车杆与辅轮固定处的用于驱动第二前车杆进行动作的第二液压马达以及设置于后车杆与后轮固定处的用于驱动后车杆进行动作的第三液压马达；液压泵，固定于液压站的顶部的一侧，用于驱动液压马达；油箱，固定于液压站的顶部另一侧的一角上，用于给液压马达供油；以及电机，固定于液压站的顶部的另一侧且与油箱相邻设置，用于带动液压泵工作从而驱动第一液压马达、第二液压马达以及第三液压马达，其中，液压泵的顶部固定有蓄能器，蓄能器通过油管与用于控制4个控制阀的总控制阀连接，总控制阀还通过油管与用于控制液压泵工作的方向阀连接。

在本发明提供的基于液压动力系统的越障机器人中，可以具有这样的特征，还包括：齿轮，套设于转轴的中间位置，用于带动辅轮翻转。

在本发明提供的基于液压动力系统的越障机器人中，还可以具有这样的特征：其中，与方向阀、液压泵与总控制阀组成的控制回路连通的第一回路上依次排列设置有第一顺序阀、第一控制阀与第一换向阀。

在本发明提供的基于液压动力系统的越障机器人中，还可以具有这样的特征：其中，与控制回路连通的第二回路上依次排列设置有第二顺序阀、第二控制阀与第二换向阀。

在本发明提供的基于液压动力系统的越障机器人中，还可以具有这样的特征：其中，与控制回路连通的第三回路上依次排列设置有第三顺序阀、第三控制阀与第三换向阀。

在本发明提供的基于液压动力系统的越障机器人中，还可以具有这样的特征：其中，与控制回路连通的第四回路上依次排列设置有第四顺序阀、第四控制阀与第四换向阀。

在本发明提供的基于液压动力系统的越障机器人中，还可以具有这样的特征：其中，4个顺序阀的调定压力相同。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的基于液压动力系统的越障机器人，因为所采用的前轮和后轮均是单独驱动的，所以可以在越障的过程中很好的翻越障碍物。因为所采用的液压泵驱动了液压马达，液压马达能够带动转轴转动，所以避免了电机驱动需要变速器的问题，并且液压驱动可以正反向驱动，且功率较大。因此，本发明的基于液压动力系统的越障机器人减少了传动系统，使得传动简单，稳定性好，造价较低，经济性好，还可以实现各种规定的动作和工作循环，具有实用性和经济性。

附图说明

图1是本发明的实施例中的基于液压动力系统的越障机器人的主视图；

图2是本发明的实施例中的基于液压动力系统的越障机器人的左视图；

图3是本发明的实施例中基于液压动力系统的越障机器人的俯视图；

图4是本发明的实施例中基于液压动力系统的越障机器人的液压站装配图；

图5是本发明的实施例中基于液压动力系统的越障机器人的液压控制原理图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。

实施例：

图1是本发明的实施例中的基于液压动力系统的越障机器人的主视图，图2是本发明的实施例中的基于液压动力系统的越障机器人的左视图，图3是本发明的实施例中基于液压动力系统的越障机器人的俯视图。

如图1-图3所示，本实施例的一种基于液压动力系统的越障机器人100，包括：底板1、前车杆2、后车杆3、前轮4、辅轮5、后轮6、独轮7、锥齿轮副8、齿轮副9、驱动电机10、液压站11、液压马达12、液压泵13、油箱14、电机15以及齿轮16。

底板1，包括通过转轴17连接的前底板101和后底板102，前底板101两侧固定有穿有前传动轴18的前轴承座19，后底板102两侧固定有穿有后传动轴20的后轴承座21。

前底板101和后底板102可以通过转轴18实现相对转动。

前车杆2，包括第一前车杆201和第二前车杆202，第一前车杆201和第二前车杆202均通过小螺母22固定于前传动轴18上且设置于前轴承座18的外侧。

后车杆3，通过大螺母23固定于后传动轴20上且设置于后轴承座21的外侧。

前轮4，固定于第一前车杆201上。

辅轮5，固定于第二前车杆202上。

后轮6，固定于后车杆3上。

独轮7，通过第一轴承24固定于前底板101前端的下方。

锥齿轮副8，设置于独轮7的上方，通过第一轴承24固定于前底板101的上方，用于实现独轮7的换向。

齿轮副9，通过小螺母22固定于前传动轴18上且设置于前轴承座19的内侧。

驱动电机10，包括两个固定于齿轮副9上用于驱动前轮4的第一驱动电机以及固定于锥齿轮副8上用于驱动独轮7的第二驱动电机。

图4是本发明的实施例中基于液压动力系统的越障机器人的液压站装配图，图5是本发明的实施例中基于液压动力系统的越障机器人的液压控制原理图。

如图4和图5所示，液压站11，设置于前底板101上，包括有4个用于实现前轮4和后轮6换向的换向阀、用于控制4个换向阀动作顺序的4个顺序阀以及用于控制4个换向阀对前轮4和后轮6进行换向的4个控制阀。

4个顺序阀的调定压力相同且足够大于各个负载压力，用于保证各个负载之间不会互相影响，其中，负载压力为第一换向阀31、第二换向阀34、第三换向阀37以及第四换向阀40所驱动的两个前轮4和后轮6产生的负载压力。

液压马达12，通过油管25与液压站11连接，包括设置于第一前车杆201与前轮4固定处的用于驱动第一前车杆201进行动作的第一液压马达、设置于第二前车杆202与辅轮5固定处的用于驱动第二前车杆202进行动作的第二液压马达以及设置于后车杆3与后轮6固定处的用于驱动后车杆3进行动作的第三液压马达。

液压泵13，固定于液压站11的顶部的一侧，用于驱动液压马达12。

液压泵13的顶部固定有蓄能器26，蓄能器26通过油管25与用于控制4个控制阀的总控制阀27连接，总控制阀27还通过油管25与用于控制液压泵13工作的方向阀28连接。

蓄能器26的用途：当低速运动时载荷需要的流量小于液压泵13的流量，液压泵13多余的流量储入蓄能器26，当载荷要求流量大于液压泵13的流量时，液体从蓄能器26放出来，以补液压泵13的流量的不足；当停机但仍需维持一定压力时，可以停止液压泵13而由蓄能器26补偿系统的泄漏，以保持系统的压力。

与方向阀28、液压泵13与总控制阀27组成的控制回路连通的第一回路上依次排列设置有第一顺序阀29、第一控制阀30与第一换向阀31。

与控制回路连通的第二回路上依次排列设置有第二顺序阀32、第二控制阀33与第二换向阀34。

与控制回路连通的第三回路上依次排列设置有第三顺序阀35、第三控制阀36与第三换向阀37。

与控制回路连通的第四回路上依次排列设置有第四顺序阀38、第四控制阀39与第四换向阀40。

第一换向阀31、第二换向阀34、第三换向阀37以及第四换向阀40通过控制油的流向来改变前轮和后轮的运动方向。

第一顺序阀29、第二顺序阀32、第三顺序阀35以及第四顺序阀38根据液压回路的压力等来控制第一换向阀31、第二换向阀34、第三换向阀37以及第四换向阀40的动作顺序。

第一控制阀30、第二控制阀33、第三控制阀36以及第四控制阀39分别控制第一换向阀31、第二换向阀34、第三换向阀37以及第四换向阀40来实现前轮4和后轮6的换向。

油箱14，固定于液压站11的顶部另一侧的一角上，用于给液压马达12供油。

电机15，固定于液压站11的顶部的另一侧且与油箱14相邻设置，用于带动液压泵13工作从而驱动第一液压马达、第二液压马达以及第三液压马达。

齿轮16，套设于转轴17的中间位置，用于带动辅轮5翻转。

本实施例的基于液压动力系统的越障机器人的工作过程：

本实施例的基于液压动力系统的越障机器人100，攀越障碍时，液压驱动由正向驱动变为反向驱动，此时驱动电机10通过带动齿轮副9使转轴17转动，从而驱动前轮4转动，独轮7反向前进，当越障机器人100接近障碍物后，第一控制阀30、第二控制阀33、第三控制阀36及第四控制阀39均置于中位，第一控制阀30、第二控制阀33、第三控制阀36及第四控制阀39停止工作，越障机器人100停止攀越，当攀越障碍物时，方向阀28置于左位，方向阀28处于工作状态，液压泵13开始工作，液压泵13通过电机15使液压马达12工作，液压马达12带动驱动机构工作，此时后底板102通过转轴17相对于前底板101向上抬起，进而带动后车杆3实现翻转，两后轮6在后车杆3带动下抬起，使两后轮6高于障碍物；此时方向阀28置于中位，方向阀28处于非工作状态，液压泵13停止工作，第一换向阀31和第二换向阀34均置于左位，第一换向阀31和第二换向阀34均处于工作状态，分别带动两后轮6转动，越障机器人100慢慢向前接近障碍物，等接近障碍物时，第一换向阀31和第二换向阀34再置于中位，第一换向阀31和第二换向阀34处于非工作状态，两个后轮6均停止转动，后底板102抬起，此时第一换向阀31、第二换向阀34、第三换向阀37和第四换向阀40均置于左位，第一换向阀31、第二换向阀34、第三换向阀37和第四换向阀40均处于工作状态，后轮6在后底板102的带动下实现翻转，液压马达12带动齿轮16转动，齿轮16转动带动辅轮5相对于前轮4实现翻转，通过后轮6和辅轮5爬越障碍物，并且不同路况下越障机器人100的运动是不同的，当平缓较直的路况下时，辅轮5抬起以减小摩擦，此时液压驱动为正向驱动，独轮7运行方向是正向，通过驱动电机10带动锥齿轮副8工作，从而实现独轮7的换向，障碍较多路况下，辅轮5放下，便于攀越障碍，并且液压驱动为反向驱动，独轮7运行方向为反向。

实施例的作用与效果

根据本实施例涉及的基于液压动力系统的越障机器人，因为所采用的前轮和后轮均是单独驱动的，所以可以在越障的过程中很好的翻越障碍物。因为所采用的液压泵驱动了液压马达，液压马达能够带动转轴转动，所以避免了电机驱动需要变速器的问题，并且液压驱动可以正反向驱动，且功率较大。

另外，本实施例的基于液压动力系统的越障机器人对于不同的路况采取了不同的运动方式，在平缓较直的路况下采用四轮运行，中部的两个辅轮抬起减小摩擦，此时独轮驱动方向是正向，独轮起到换向的作用；在障碍较多路况下，中部两个辅轮放下，便于攀越障碍；前方采用独轮换向灵活耐用；越障时，液压泵将后轮抬起和放下，可提供稳定且较大的力。

因此，本实施例的基于液压动力系统的越障机器人减少了传动系统，使得传动简单，稳定性好，造价较低，经济性好，还可以实现各种规定的动作和工作循环，具有实用性和经济性。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于液压动力系统的越障机器人，其特征在于，包括：

底板，包括通过转轴连接的前底板和后底板，所述前底板两侧固定有穿有前传动轴的前轴承座，所述后底板两侧固定有穿有后传动轴的后轴承座；

前车杆，包括第一前车杆和第二前车杆，所述第一前车杆和所述第二前车杆均通过小螺母固定于所述前传动轴上且设置于所述前轴承座的外侧；

后车杆，通过大螺母固定于所述后传动轴上且设置于所述后轴承座的外侧；

前轮，固定于所述第一前车杆上；

辅轮，固定于所述第二前车杆上；

后轮，固定于所述后车杆上；

独轮，通过第一轴承固定于所述前底板前端的下方；

锥齿轮副，设置于所述独轮的上方，通过所述第一轴承固定于所述前底板的上方，用于实现所述独轮的换向；

齿轮副，通过所述小螺母固定于所述前传动轴上且设置于所述前轴承座的内侧；

驱动电机，包括两个固定于所述齿轮副上用于驱动所述前轮的第一驱动电机以及固定于所述锥齿轮副上用于驱动所述独轮的第二驱动电机；

液压站，设置于所述前底板上，包括有4个用于实现所述前轮和所述后轮换向的换向阀、用于控制所述4个换向阀动作顺序的4个顺序阀以及用于控制所述4个换向阀对所述前轮和后轮进行换向的4个控制阀；

液压马达，通过油管与所述液压站连接，包括设置于所述第一前车杆与所述前轮固定处的用于驱动所述第一前车杆进行动作的第一液压马达、设置于所述第二前车杆与所述辅轮固定处的用于驱动所述第二前车杆进行动作的第二液压马达以及设置于所述后车杆与所述后轮固定处的用于驱动所述后车杆进行动作的第三液压马达；

液压泵，固定于所述液压站的顶部的一侧，用于驱动所述液压马达；

油箱，固定于所述液压站的顶部另一侧的一角上，用于给所述液压马达供油；以及

电机，固定于所述液压站的顶部的另一侧且与所述油箱相邻设置，用于带动所述液压泵工作从而驱动所述第一液压马达、第二液压马达以及第三液压马达，

其中，所述液压泵的顶部固定有蓄能器，所述蓄能器通过所述油管与用于控制所述4个控制阀的总控制阀连接，所述总控制阀还通过所述油管与用于控制所述液压泵工作的方向阀连接。

2.根据权利要求1所述的基于液压动力系统的越障机器人，其特征在于，还包括：

齿轮，套设于所述转轴的中间位置，用于带动辅轮翻转。

3.根据权利要求1所述的基于液压动力系统的越障机器人，其特征在于：

其中，与所述方向阀、所述液压泵与所述总控制阀组成的控制回路连通的第一回路上依次排列设置有第一顺序阀、第一控制阀与第一换向阀。

4.根据权利要求3所述的基于液压动力系统的越障机器人，其特征在于：

其中，与所述控制回路连通的第二回路上依次排列设置有第二顺序阀、第二控制阀与第二换向阀。

5.根据权利要求3所述的基于液压动力系统的越障机器人，其特征在于：

其中，与所述控制回路连通的第三回路上依次排列设置有第三顺序阀、第三控制阀与第三换向阀。

6.根据权利要求3所述的基于液压动力系统的越障机器人，其特征在于：

其中，与所述控制回路连通的第四回路上依次排列设置有第四顺序阀、第四控制阀与第四换向阀。

7.根据权利要求1所述的基于液压动力系统的越障机器人，其特征在于：

其中，所述4个顺序阀的调定压力相同。