CN109677501B - 一种不依赖于外置动力源的液压双足机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不依赖于外置动力源的液压双足机器人，包括小型液压泵站、髋平台、分油组、左腿与右腿，本发明将小型液压泵站集成到液压双足机器人上，可以使机器人在室外活动不受制约，可以很好地发挥液压驱动机器人在野外运行的优势，经过实验验证该泵站可以为机器人正常行走提供足够的压力，在满负载条件下可运行30分钟，满足基本调试和运行需要；同时本机器人采用的小型液压泵站液压油主要在泵站管路中，储油机构主要用来注入液压油，只储存少量的液压油，因此泵站的体积及质量较小可以方便地集成到双足机器人上。另外泵站集成到机器人上后，形成了一个完整的闭环系统，机器人在运行中可以避免与外置的泵站连接管路扰动。
Description
技术领域
本发明涉及一种双足机器人，特别涉及一种不依赖于外置动力源的液压双足机器人，属于机器人技术领域。
背景技术
目前双足机器人是机器人中仿人机器人研究的一个重要的课题，根据驱动方式可以分为电机驱动和液压驱动，目前双足机器人多采用电机作为运动的驱动源，电机的输出力矩小，负载能力有限，无法满足机器人大负载、瞬时爆发力大的设计要求，液压驱动能够很好地模拟肌肉的运动方式，另外，液压驱动的输出力大，比功率高，抗干扰能力强，液压作为机器人的驱动方式能够弥补电机的不足，增强机器人关节的输出力，从而增强其负载能力，提高对环境的适应性，而且液压系统刚度大，响应快，可以提高机器人运动的快速性，液压驱动可以实现机器人快速运动。
液压驱动双足机器人是研究野外作业机器人的一种趋势，基于液压驱动的双足机器人可以在战争中充当强化士兵，背负较重的物资在恶劣环境中战斗：能在崎岖的地形上充当搬运工，运输重型物资；能在恶劣的环境中充当工人，进行苦力工作，因此液压驱动的双足机器人有广阔的发展前景，这方面的研究也是十分必要的。
但是目前液压双足机器人的驱动所需要的液压泵站体积过大，需要将液压泵站置于地面或者其他平台上，使得液压泵站无法随机器人同步运动，对机器人的活动范围及活动能力造成极大的限制，无法完全发挥液压驱动的优势。
发明内容
为解决现有技术中但是目前液压双足机器人的驱动所需要的液压泵站体积过大，需要将液压泵站置于地面或者其他平台上，使得液压泵站无法随机器人同步运动，对机器人的活动范围及活动能力造成极大的限制，无法完全发挥液压驱动的优势的缺陷，本发明提供一种一种不依赖于外置动力源的液压双足机器人。
一种不依赖于外置动力源的液压双足机器人，包括小型液压泵站、髋平台、分油组、左腿与右腿，所述髋平台固定连接在小型液压泵站的下表面，所述分油组固定连接在髋平台下表面的中心处，所述左腿与右腿分别固定连接在在髋平台下表面的两相对边缘处，所述左腿与右腿关于分油组呈对称设置，所述小型液压泵站包括两个直流电机，两个所述直流电机的输出端均转动连接有一个联轴器组件，两个所述联轴器组件远离直流电机的一端均固定连接有一个双作用叶片泵，两个所述双作用叶片泵的输入端均固定安装有一个单向阀，位于所述直流电机上方的位置设置有一个储油箱组件，所述储油箱组件的输出端固定连接有一个阀块组件，两个所述单向阀远离双作用叶片泵的一端均与阀块组件远离储油箱组件的一端相连通，两个所述双作用叶片泵的输出端均通过油管固定连接有一个蓄能器，两个所述直流电机的下表面共同固定连接有一个高功率比锂电池。
作为本发明的一种优选技术方案，所述左腿与右腿均包括一个髋关节侧摆液压伺服单元，两个所述髋关节侧摆液压伺服单元分别固定连接在髋平台上表面的两相对边缘处，所述髋平台上表面远离两个髋关节侧摆液压伺服单元一侧的边缘处固定连接有两个髋关节扭转液压伺服单元，两个所述髋关节侧摆液压伺服单元的下端均贯穿髋平台并向下延伸，两个所述髋关节侧摆液压伺服单元位于髋平台下方的一端均通过髋关节转动连接有一个大腿前摆液压伺服单元，两个所述大腿前摆液压伺服单元远离髋关节的一端均固定连接有一个小腿前摆液压伺服单元，两个所述小腿前摆液压伺服单元远离大腿前摆液压伺服单元的一端均通过膝关节转动连接有一个足部液压伺服单元，两个所述足部液压伺服单元远离膝关节的一端均通过踝关节转动连接有一个足部。
作为本发明的一种优选技术方案，所述髋平台的上表面弄固定连接有两个呈对称设置的髋关节扭转机构，两个所述髋关节扭转机构的其中一端均与对应的髋关节扭转液压伺服单元相连接。
作为本发明的一种优选技术方案，两个所述蓄能器的输出端均通过油路与分油组的输入端相连通。
作为本发明的一种优选技术方案，所述分油组的输出端通过若干根油路分别与左腿、右腿上的髋关节侧摆液压伺服单元、髋关节扭转液压伺服单元、大腿前摆液压伺服单元、小腿前摆液压伺服单元与足部液压伺服单元相连通。
本发明所达到的有益效果是：将小型液压泵站集成到液压双足机器人上，可以使机器人在室外活动不受制约，可以很好地发挥液压驱动机器人在野外运行的优势，经过实验验证该泵站可以为机器人正常行走提供足够的压力，在满负载条件下可运行30分钟，满足基本调试和运行需要；同时本机器人采用的小型液压泵站液压油主要在泵站管路中，储油机构主要用来注入液压油，只储存少量的液压油，因此泵站的体积及质量较小可以方便地集成到双足机器人上。另外泵站集成到机器人上后，形成了一个完整的闭环系统，机器人在运行中可以避免与外置的泵站连接管路扰动。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的正视结构示意图；
图2是本发明的侧视结构示意图；
图3是图1中小型液压泵站的侧视结构示意图；
图4是图1中小型液压泵站的正视结构示意图。
图中：1、小型液压泵站；2、髋平台；3、分油组；4、左腿；5、右腿；6、直流电机；7、联轴器组件；8、双作用叶片泵；9、单向阀；10、储油箱组件；11、阀块组件；12、蓄能器；13、高功率比锂电池；14、髋关节侧摆液压伺服单元；15、髋关节扭转液压伺服单元；16、髋关节；17、大腿前摆液压伺服单元；18、膝关节；19、小腿前摆液压伺服单元；20、踝关节；21、足部液压伺服单元；22、足部；23、髋关节扭转机构。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
如图1-4所示，本发明提供一种不依赖于外置动力源的液压双足机器人，包括小型液压泵站1、髋平台2、分油组3、左腿4与右腿5，髋平台2固定连接在小型液压泵站1的下表面，分油组3固定连接在髋平台2下表面的中心处，左腿4与右腿5分别固定连接在在髋平台2下表面的两相对边缘处，左腿4与右腿5关于分油组3呈对称设置，小型液压泵站1包括两个直流电机6，两个直流电机6的输出端均转动连接有一个联轴器组件7，两个联轴器组件7远离直流电机6的一端均固定连接有一个双作用叶片泵8，两个双作用叶片泵8的输入端均固定安装有一个单向阀9，位于直流电机6上方的位置设置有一个储油箱组件10，储油箱组件10的输出端固定连接有一个阀块组件11，两个单向阀9远离双作用叶片泵8的一端均与阀块组件11远离储油箱组件10的一端相连通，两个双作用叶片泵8的输出端均通过油管固定连接有一个蓄能器12，两个直流电机6的下表面共同固定连接有一个高功率比锂电池13。
左腿4与右腿5均包括一个髋关节侧摆液压伺服单元14，两个髋关节侧摆液压伺服单元14分别固定连接在髋平台2上表面的两相对边缘处，髋平台2上表面远离两个髋关节侧摆液压伺服单元14一侧的边缘处固定连接有两个髋关节扭转液压伺服单元15，两个髋关节侧摆液压伺服单元14的下端均贯穿髋平台2并向下延伸，两个髋关节侧摆液压伺服单元14位于髋平台2下方的一端均通过髋关节16转动连接有一个大腿前摆液压伺服单元17，两个大腿前摆液压伺服单元17远离髋关节16的一端均固定连接有一个小腿前摆液压伺服单元19，两个小腿前摆液压伺服单元19远离大腿前摆液压伺服单元17的一端均通过膝关节18转动连接有一个足部液压伺服单元21，两个足部液压伺服单元21远离膝关节18的一端均通过踝关节20转动连接有一个足部22。
髋平台2的上表面弄固定连接有两个呈对称设置的髋关节扭转机构23，两个髋关节扭转机构23的其中一端均与对应的髋关节扭转液压伺服单元15相连接。
两个蓄能器12的输出端均通过油路与分油组3的输入端相连通。
分油组3的输出端通过若干根油路分别与左腿4、右腿5上的髋关节侧摆液压伺服单元14、髋关节扭转液压伺服单元15、大腿前摆液压伺服单元17、小腿前摆液压伺服单元19与足部液压伺服单元21相连通。
具体的，使用本发明时，首先启动直流电机6，直流电机6通过联轴器组件7带动双作用叶片泵8进行转动，将泵站管路中与储油箱组件10中的油输送至蓄能器12，蓄能器12通过分油组3将油分别输送至左腿4、右腿5上的髋关节侧摆液压伺服单元14、髋关节扭转液压伺服单元15、大腿前摆液压伺服单元17、小腿前摆液压伺服单元19与足部液压伺服单元21，并通过左腿4、右腿5上的髋关节侧摆液压伺服单元14、髋关节扭转液压伺服单元15、大腿前摆液压伺服单元17、小腿前摆液压伺服单元19与足部液压伺服单元21之间的联动，可以使机器人在室外活动不受制约。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种不依赖于外置动力源的液压双足机器人，其特征在于，包括小型液压泵站（1）、髋平台（2）、分油组（3）、左腿（4）与右腿（5），所述髋平台（2）固定连接在小型液压泵站（1）的下表面，所述髋平台（2）的上表面固定连接有两个呈对称设置的髋关节扭转机构（23），两个所述髋关节扭转机构（23）的其中一端均与对应的髋关节扭转液压伺服单元（15）相连接；所述分油组（3）固定连接在髋平台（2）下表面的中心处，所述左腿（4）与右腿（5）分别固定连接在髋平台（2）下表面的两相对边缘处，所述左腿（4）与右腿（5）关于分油组（3）呈对称设置，所述小型液压泵站（1）包括两个直流电机（6），两个所述直流电机（6）的输出端均转动连接有一个联轴器组件（7），两个所述联轴器组件（7）远离直流电机（6）的一端均固定连接有一个双作用叶片泵（8），两个所述双作用叶片泵（8）的输入端均固定安装有一个单向阀（9），位于所述直流电机（6）上方的位置设置有一个储油箱组件（10），所述储油箱组件（10）的输出端固定连接有一个阀块组件（11），两个所述单向阀（9）远离双作用叶片泵（8）的一端均与阀块组件（11）远离储油箱组件（10）的一端相连通，两个所述双作用叶片泵（8）的输出端均通过油管固定连接有一个蓄能器（12），两个所述直流电机（6）的下表面共同固定连接有一个高功率比锂电池（13）。
2.根据权利要求1所述的一种不依赖于外置动力源的液压双足机器人，其特征在于，所述左腿（4）与右腿（5）均包括一个髋关节侧摆液压伺服单元（14），两个所述髋关节侧摆液压伺服单元（14）分别固定连接在髋平台（2）上表面的两相对边缘处，所述髋平台（2）上表面远离两个髋关节侧摆液压伺服单元（14）一侧的边缘处固定连接有两个髋关节扭转液压伺服单元（15），两个所述髋关节侧摆液压伺服单元（14）的下端均贯穿髋平台（2）并向下延伸，两个所述髋关节侧摆液压伺服单元（14）位于髋平台（2）下方的一端均通过髋关节（16）转动连接有一个大腿前摆液压伺服单元（17），两个所述大腿前摆液压伺服单元（17）远离髋关节（16）的一端均固定连接有一个小腿前摆液压伺服单元（19），两个所述小腿前摆液压伺服单元（19）远离大腿前摆液压伺服单元（17）的一端均通过膝关节（18）转动连接有一个足部液压伺服单元（21），两个所述足部液压伺服单元（21）远离膝关节（18）的一端均通过踝关节（20）转动连接有一个足部（22）。
3.根据权利要求1所述的一种不依赖于外置动力源的液压双足机器人，其特征在于，两个所述蓄能器（12）的输出端均通过油路与分油组（3）的输入端相连通。
4.根据权利要求2所述的一种不依赖于外置动力源的液压双足机器人，其特征在于，所述分油组（3）的输出端通过若干根油路分别与左腿（4）、右腿（5）上的髋关节侧摆液压伺服单元（14）、髋关节扭转液压伺服单元（15）、大腿前摆液压伺服单元（17）、小腿前摆液压伺服单元（19）与足部液压伺服单元（21）相连通。
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