CN109454637A - 一种液压四足机器人变供油压力的关节节能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压四足机器人变供油压力的关节节能系统，电机、传动机构、高压油泵、低压油泵、油箱、油管、三通阀、溢流阀、液控二位二通高速开关阀、梭阀、电控伺服阀、液压缸、位置传感器、力传感器。所述液压缸连接电控伺服阀；所述电控伺服阀连接梭阀；所述梭阀连接液控二位二通高速开关阀；所述液控二位二通高速开关阀、分别连接低压油泵和高压油泵；所述低压油泵分别连接传动机构、溢流阀和液控二位二通高速开关阀液控端；所述高压油泵分别连接传动机构、溢流阀和液控二位二通高速开关阀液控端；所述传动机构连接电机。有益效果在于：在摆动相，负载力小，实现低压供油，在支撑相，负载力大，实现高压供油。从而减小了能量损失。

Description

一种液压四足机器人变供油压力的关节节能系统

技术领域

本发明涉及一种节能系统，具体涉及一种液压四足机器人变供油压力的关节节能系统。

背景技术

目前，移动机器人主要以轮式、履带式、足式、蠕动式为运动方式，其中，足式机器人在陆地环境中适应性最强，常见的足式机器人有单足、双足、四足、六足和八足，其中，四足机器人相对单足和双足机器人具有承载力能力强、稳定性好，相对于六足和八足机器人结构简单、灵活，自从Bigdog四足机器人问世以来，吸引了来自社会各界学者的眼光，主制造商美国波士顿动力公司开发了可在各种地面上行走的液压四足机器人Bigdog，但是，其关节在摆动相和支撑相交替切换过程中，系统供油压力全由支撑相的最大负载力确定，导致了摆动相的各关节能量损失较大， 因此，需要一种关节节能系统，能够减少机器人在运行过程中的能耗。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种液压四足机器人变供油压力的关节节能系统。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种液压四足机器人变供油压力的关节节能系统，包括电机、传动机构、高压油泵、低压油泵、油箱、油管、三通阀、溢流阀Ⅰ、溢流阀Ⅱ、液控二位二通高速开关阀Ⅰ、液控二位二通高速开关阀Ⅱ、梭阀、电控伺服阀、液压缸、位置传感器、力传感器，所述液压缸连接电控伺服阀；所述电控伺服阀连接梭阀；所述梭阀连接液控二位二通高速开关阀Ⅰ和液控二位二通高速开关阀Ⅱ；所述液控二位二通高速开关阀Ⅰ连接低压油泵；所述液控二位二通高速开关阀Ⅱ连接高压油泵；所述低压油泵分别连接传动机构、溢流阀Ⅰ和液控二位二通高速开关阀Ⅱ液控端；所述高压油泵分别连接传动机构、溢流阀Ⅱ和液控二位二通高速开关阀Ⅰ液控端；所述传动机构连接电机。

上述结构中，液压四足机器人关节通过所述液压缸的伸缩来实现运动，此时所述液压缸在摆动过程中，电机带动低油压泵工作，高压油泵未工作，从而液控二位二通高速阀Ⅱ处于左位打开所述梭阀左端阀口，推动液压缸伸缩，而所述高压油泵连接的液控二位二通高速阀Ⅱ处于左位，此时所述液控二位二通高速阀Ⅱ阀口关闭。

所述液压缸在支撑过程中，所述电机带动高油压泵工作，液控二位二通高速阀Ⅱ处于右位，从而打开梭阀右端阀口，推动液压缸伸缩，而所述梭阀右端阀口被高压油关闭。液控二位二通高速阀Ⅰ处于右位。

为了进一步提高其工作性能，所述位置传感器通过螺纹连接安装在所述液压缸活塞杆上，所述液压缸处于摆动相时，通过工控机采集液压缸位置信号，从而实现对关节位置的实时跟踪。

为了进一步提高其工作性能，所述力传感器通过螺纹连接安装在所述液压缸活塞杆上，所述液压缸处于支撑相时，通过工控机采集液压缸力信号，从而实现对关节力的实时跟踪。

为了进一步提高其工作性能，使用梭阀防止高压油进入低压油管路部分和低压油进入高压管路部分。

为了进一步提高其工作性能，所述溢流阀Ⅰ、溢流阀Ⅱ分别通过三通阀连接接入油箱，所述高压油泵和低压油泵供油时，起到保护作用。

为了进一步提高其工作性能，所述电机通过传动机构连接高压油泵和低压油泵，所述液压缸处于摆动相和支撑相切换过程中，提供给高压油泵和低压油泵相应的动力。

有益效果在于：在摆动相，负载力小，实现低压供油，在支撑相，负载力大，实现高压供油。从而减小了能量损失。

附图说明

图1是本发明所述一种液压四足机器人变供油压力的关节节能系统的结构图；

如图1:高压油泵1；油箱2；低压油泵3；溢流阀Ⅰ4；溢流阀Ⅱ5；液控二位二通高速阀Ⅰ6；液控二位二通高速阀Ⅱ7；梭阀8；电控伺服阀9；液压缸10；电动机11；传动机构12。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1，一种液压四足机器人变供油压力的关节节能系统，包括电机11、梭阀8、液控二位二通高速阀Ⅰ6、液控二位二通高速阀Ⅱ7，电机11左侧设置传动机构12，可以提供给两个泵相应的动力，高压油泵1和低压油泵3相应油路上安装溢流阀Ⅱ5、溢流阀Ⅰ4，起到保护的作用，梭阀10和液控二位二通阀Ⅰ6、液控二位二通高速阀Ⅱ7连接，帮助调配高压和低压，梭阀8出油口连接电控伺服阀9，液压缸10上分别安装位置传感器和力传感器，可以采集关节位置和力的信号。

上述结构中，液压四足机器人关节通过所述液压缸10的伸缩来实现运动，此时所述液压缸10在摆动过程中，电机11带动低油压泵3工作，高油压泵1未工作，从而液控二位二通阀Ⅰ6打开，从而打开所述梭阀8左端阀口，推动液压缸10伸缩，而所述高油压泵1连接的液控二位二通高速阀液控二位二通高速阀Ⅱ7处于左位，此时所述液控二位二通高速阀液控二位二通高速阀Ⅱ7阀口关闭。

所述液压缸10在负载支撑过程中，所述液控二位二通高速阀液控二位二通高速阀Ⅱ7处于右位，电机11带动高油压泵1工作，从而打开液控二位二通高速阀液控二位二通高速阀Ⅱ7阀口，梭阀8阀口右端打开，推动液压缸10伸缩。

为了进一步提高其工作性能，梭阀8进油口和液控二位二通高速阀Ⅰ6、液控二位二通高速阀Ⅱ7出油口连接，梭阀8出油口连接电控伺服阀9进油口，电控伺服阀9出油口通过油管连接到油箱。位置传感器通过螺纹连接安装在液压缸10活塞杆上，液压缸10处于摆动相时，通过工控机采集液压缸10位置信号，从而实现对关节位置的实时跟踪。力传感器通过螺纹连接安装在液压缸10活塞杆上，液压缸10处于支撑相时，通过工控机采集液压缸10力信号，从而实现对关节力的实时跟踪。溢流阀Ⅰ4、溢流阀Ⅱ5通过三通阀连接接入油箱，在高压油泵1和低压油泵3供油时，起到保护作用。电机11通过传动机构12连接高压油泵1和低压油泵3，液压缸10处于摆动相和支撑相切换过程中，提供给高压油泵1和低压油泵3相应的动力。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的专业人员应该了解，本发明不受上述液压四足机器人的限制，上述说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还可以用于其他一些液压驱动的相关机械，比如挖掘机，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims (7)

1.一种液压四足机器人变供油压力的关节节能系统，包括电机（11）、传动机构（12）、高压油泵（1）、低压油泵（3）、油箱（2）、油管、三通阀、溢流阀Ⅰ（4）、溢流阀Ⅱ（5）、液控二位二通高速开关阀Ⅰ（6）、液控二位二通高速开关阀Ⅱ（7）、梭阀（8）、电控伺服阀（9）、液压缸（10）、位置传感器、力传感器，其特征在于：所述液压缸（10）连接电控伺服阀（9），所述电控伺服阀（9）连接梭阀（8），所述梭阀连接液控二位二通高速开关阀Ⅰ（6）、液控二位二通高速开关阀Ⅱ（7），所述液控二位二通高速开关阀Ⅰ（6）连接低压油泵（3），所述、液控二位二通高速开关阀Ⅱ（7）连接高压油泵（1），所述低压油泵（3）分别连接传动机构（12）、溢流阀Ⅰ（4）和液控二位二通高速开关阀Ⅱ（7）液控端，所述高压油泵（1）分别连接传动机构（12）、溢流阀Ⅱ（5）和液控二位二通高速开关阀Ⅰ（6）液控端，所述传动机构（12）连接电机（11）。

2.根据权利要求1所述的一种液压四足机器人变供油压力的关节节能系统，其特征在于：所述液控二位二通阀Ⅰ（6）、液控二位二通阀Ⅱ（7）分别连接在所述梭阀（8）两进油口上，所述梭阀（8）出油口连接电控伺服阀（9）进油口，所述电控伺服阀（9）出油口通过油管连接到油箱（2）。

3.根据权利要求2所述的一种液压四足机器人变供油压力的关节节能系统，其特征在于：所述位置传感器通过螺纹连接安装在所述液压缸（10）活塞杆上，所述液压缸（10）处于摆动相时，通过工控机采集液压缸（10）位置信号，从而实现对关节位置的实时跟踪。

4.根据权利要求3所述的一种液压四足机器人变供油压力的关节节能系统，其特征在于：所述力传感器通过螺纹连接安装在所述液压缸（10）活塞杆上，所述液压缸（10）处于支撑相时，通过工控机采集液压缸力信号，从而实现对关节力的实时跟踪。

5.根据权利要求4所述的一种液压四足机器人变供油压力的关节节能系统，其特征在于：所述溢流阀Ⅰ（4）、溢流阀Ⅱ（5）通过三通阀连接接入油箱，所述高压油泵（1）和低压油泵（3）供油时，起到保护作用。

6.根据权利要求5所述的一种液压四足机器人变供油压力的关节节能系统，其特征在于：当液控二位二通阀Ⅰ（6）、液控二位二通阀Ⅱ（7）出现故障时可以防止高压油进入低压管路部分，也可以防止高压油泵（1）未工作且液控二位二通阀Ⅱ（7）出现故障时低压油进入高压管路部分。

7.根据权利要求6所述的一种液压四足机器人变供油压力的关节节能系统，其特征在于：所述电机（11）通过传动机构（12）连接高压油泵（1）和低压油泵（3），所述液压缸（10）处于摆动相和支撑相切换过程中，高压油泵（1）和低压油泵（3）提供其相应的动力。