CN110332164A - 六足液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了六足液压系统，针对造成能量损失，使得流量控制精度较低的的问题，现提出以下方案，包括发动机、液压泵、换向阀、梭阀、液压缸、散热器、过滤器、液压油箱和主油路，六足液压系统采用负载敏感系统，提供了一种负载敏感变量泵以及负载敏感变量系统，还包括泵体和变量调整机构，所述主油路的一端与泵体连接，且主油路上还设置有主阀，主阀用于控制主油路的导通或断开，所述负载敏感反馈油路的一端与主油路连接。本发明采用了比例伺服阀和伺服液压缸，能够精准的控制各个缸的伸缩速度和伸缩量，由此可以实现六足机器人做出各种动作和稳定步态行走，采用负载敏感变量泵，能够根据系统所需的流量进行供液，节能环保。

Description

六足液压系统

技术领域

本发明涉及仿生机器人技术领域，尤其涉及六足液压系统。

背景技术

六足机器人发展至今历时大半世纪，它集机械、电子、材料、传感器、控制技术等多门学科于一体，是设计仿生学、机构学、传感技术及信息出力技术等的一门综合性高科技研究课题。六足机器人作为足式机器人，由于其落足点为一些离散的点且腿部具有较高的自由度，因此它对地形适应能力强，机动性能好，广泛应用于军事、采矿、核能工业等行业。而六足机器人相比于四足和两足机器人，有更好的稳定性，更高的承载能力，以及更多的步态，所以六足机器人是复杂地形下移动作业的理想平台。

目前机器人的驱动方式主要有电气驱动、气动驱动、液压驱动。电气驱动具有结构简单，技术成熟，响应快的优点，但是功率相比于液压驱动小太多，不适用于大负载六足机器人。气动驱动具有散热性能好，无污染，吸收足端冲击优点，但是系统工作稳定性受负载变化影响大，工作噪声大，系统工作压力小，相同体积下输出功率也比液压传动小很多。液压驱动的最大优点就是比功率高，抗扰能力强，因此对于大型六足机器人，液压驱动是首选。

在现有技术中，负载敏感系统是一种感受系统压力和流量需求的液压系统，通过系统压力来实时调整泵体的输出流量。具体地，该系统包括变量柱塞泵以及压力补偿器，系统不工作时，补偿器使其能够在较低的压力下保持待机状态。当系统转入工作状态时，补偿器感受系统的流量需求并在系统工况变化时根据流量需求提供可调的流量。

现有技术中，在该系统内还设置有负载敏感反馈油路，该油路上设置有一个节流孔进行卸荷，并通过该节流孔建立油压。在现有技术中提供的结构中，由于节流孔为常开结构，在系统内主阀处于打开状态时，当油压小于节流压力时，油液会直接流回油箱，如此会造成能量损失，使得流量控制精度较低。

发明内容

基于一种六足液压系统造成能量损失，使得流量控制精度较低的技术问题，本发明提出了六足液压系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

六足液压系统，包括发动机、液压泵、换向阀、梭阀、液压缸、散热器、过滤器、液压油箱和主油路，六足液压系统采用负载敏感系统，提供了一种负载敏感变量泵以及负载敏感变量系统，还包括泵体和变量调整机构，所述主油路的一端与泵体连接，且主油路上还设置有主阀，主阀用于控制主油路的导通或断开，所述负载敏感反馈油路的一端与主油路连接，所述负载敏感反馈油路的另一端与变量调整机构连接，能够解决现有技术中的变量系统易造成能量损失的问题，所述液压缸内置第一位移传感器，通过反馈液压缸的实时位置，通过控制器调节换向阀阀芯位置，即可控制液压缸的流量和伸缩方向，其中六足机器人的六条腿上分别有三支液压缸：大腿缸、小腿缸以及摆动缸，通过控制每一个缸的伸缩量，完成每条腿所需的动作，实现六足机器人的行走，所述泵体为变量柱塞泵，且泵体的内部设有一个压力补偿器，系统不工作时，补偿器使其能够在较低的压力下保持待机状态。当系统转入工作状态时，补偿器感受系统的流量需求并在系统工况变化时根据流量需求提供可调的流量。同时，液压泵也要感受并响应液压系统的压力需求。负载敏感控制组件，设置在负载敏感反馈油路上，负载敏感控制组件用于控制负载敏感反馈油路与变量调整机构导通或断开，变量调整机构根据负载敏感反馈油路内的油压调整泵体的打开角度；主阀处于打开状态时，负载敏感反馈油路与变量调整机构导通，主阀处于关闭状态时，负载敏感反馈油路与变量调整机构断开。

作为本发明再进一步的方案：所述换向阀为三位四通换向阀，全称三位四通比例伺服换向阀，另加安全位，共有十八个，通过输入电信号便可以进行方向控制和流量控制。

作为本发明再进一步的方案：所述的液压缸为伺服液压缸，内置位移传感器，共有十八个，按功能分为大腿缸六个、小腿缸六个和摆动缸六个。

作为本发明再进一步的方案：所述的过滤器，分为回油路过滤器和压油路过滤器，且压油路过滤器位于三位四通换向阀前，过滤精度高（5-20um），目的主要是为了保护三位四通换向阀。

作为本发明再进一步的方案：所述的散热器位于回油管路上，为发动机散热和液压系统散热一体式的散热器。

作为本发明再进一步的方案：所述液压油箱位于车体的中部，存放油液，给各个管路供油。

作为本发明再进一步的方案：还包括连接管，所述连接管插接在液压油箱的一侧外壁上。

本发明的有益效果为：

1.上述技术方案提供的液压系统，采用了比例伺服阀和伺服液压缸，能够精准的控制各个缸的伸缩速度和伸缩量，由此可以实现六足机器人做出各种动作和稳定步态行走；

2.上述技术方案提供的液压系统，采用负载敏感变量泵，能够根据系统所需的流量进行供液，节能环保；

3.上述技术方案提供的液压系统，因为采用了发动机散热和液压系统散热一体式散热器，体积更小，效率更高。

附图说明

图1为本发明提出的实施例1六足液压系统实施例液压系统结构原理图；

图2为本发明提出的实施例1六足液压系统实施例负载敏感变量泵示意图；

图3为本发明提出的实施例1六足液压系统实施例阀前补偿供油路示意图；

图4为本发明提出的实施例1六足液压实施例液压机械原理图；

图5为本发明提出的实施例2六足液压实施例液压机械原理图。

图中：1-泵体、2-第一换向阀、3-主油路、4-第二换向阀、5-负载敏感反馈油路、6-第一变量单元、7-第二变量单元、8-节流阀、9-补偿阀、10-三位四通换向阀、11-压油路过滤器、12-回油路过滤器、13-液压油箱、14-连接管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

参照图1-4，六足液压系统，提供一种大腿缸、小腿缸、摆动缸的供油回路。该回路包括：变量泵组件、负载敏感控制组件、主油路3、负载敏感反馈油路5、阀前补偿系统、三位四通换向阀以及液压缸组成。泵体1供油，通过主油路3 向各个液压缸进行供油，途径负载敏感组件、负载敏感反馈路5、阀前补偿系统以及换向阀10。

该六足机器人有多种步态，其中包括二步态、三步态、六步态，还可以进行单腿的单独动作，不同的运动状态下，伺服液压缸的伸缩量对应不同。

本发明实施例提供一种负载敏感液压系统，当整车开始工作时，泵体1从油箱吸油，将液压油压入管路，泵的排量由负载敏感回路调控，油液经过单向阀再通过阀前补偿回路向单腿伺服液压缸供油，最后流回油箱。

本发明实施例提供一种负载敏感变量泵，负载敏感变量泵包括：变量泵组件、负载敏感控制组件、主油路3以及负载敏感反馈油路5。其中，变量泵组件包括泵体1和变量调整机构，泵体1与变量调整机构连接，变量调整机构用于调整泵体1的流量大小。主油路3的一端与泵体1连接，主油路1上还有主阀块，主阀块负责向各个液压缸进行通油。负载反馈油路主油路的另一端用于与负载相连接。负载敏感反馈油路5的一端与主油路3连接，负载敏感反馈油路5的另一端与变量调整机构连接，通过负载敏感反馈油路5来反馈负载压力大小，负载敏感控制组件设置在负载敏感反馈油路5上，负载敏感控制组件用于控制负载敏感反馈油路5与变量调整机构导通或断开，变量调整机构根据负载敏感反馈油路5内的油压来调整泵体1的输出流量大小。

本发明实例通过该变量调整机构包括第一变量单元6和第二变量单元7，第一变量单元6和第二变量单元7均与泵体1连接，通过第一变量单元6和第二变量单元7能够控制泵体1的打开角度。具体的，第一变量单元6可以用于增大泵体11的打开角度，第二变量单元7可以用于减小泵体1的打开角度。也可以通过第一变量单元6减小泵体1的打开角度，第二变量单元7增大泵体1的打开角度。在本实施例中，通过第一变量单元6增大泵体1的打开角度，通过第二变量单元7减小泵体1的打开角度。为了使第一变量单元6和第二变量单元7控制更加准确，第一变量单元6和第二变量单元7为活塞杆，具体的，第一变量单元6为第一活塞杆，第二变量单元7为第二活塞杆，第一活塞杆和第二活塞杆分别与泵体1连接，当第一活塞杆伸出时，第二活塞杆回缩，此时泵体11的打开角度增大，当第二活塞杆伸出，第一活塞杆回缩时，泵体1的打开角度减小。

其中，该变量调整机构还包括第一换向阀2，第一换向阀2的一端与主油路3连接，且靠近泵体1设置，第一换向阀2的另一端与负载敏感反馈油路5连接，第一换向阀2用于通过第一变量单元6和第二变量单元7控制泵体1的打开角度。具体的，第一换向阀2根据主油路3的油液压力与负载敏感反馈油路5的油液压力的压力差来控制泵体1是否与第二变量单元7导通。在本实施例中，泵体1与第一变量单元6一直处于导通状态，当泵体1与第二变量单元7断开时，泵体1会将部分油液导入第一变量单元6中，以使第一变量单元6的活塞杆伸出，第二变量单元7的活塞杆回缩，进而使泵体1进一步打开；当泵体1与第二变量单元7导通时，泵体1会将部分油液导入第二变量单元7中，由于第二变量单元7的活塞腔大于第一变量单元6的活塞腔，且第一变量单元6和第二变量单元7为连杆结构，则使得在同时向第一变量单元6和第二变量单元7内注油时，会使得第二变量单元7的活塞杆伸出，第一变量单元6的活塞杆回缩，泵体1的打开角度减小。

具体的，第一换向阀2的机位由泵出口压力Y与负载反馈油路X点处压力值决定，当Y点压力小于X点压力，第一换向阀左侧压力小于右侧压力，即处于右机位。由于泵体1一直与第一变量单元6处于导通状态，泵体1与第二变量单元7断开时，泵体1会将部分油液导入第一变量单元6中，以使第一变量单元6的活塞杆伸出，第二变量单元7的活塞杆回缩，进而使泵体1进一步打开；当Y点压力大于X点压力时，第一换向阀2左侧压力大于右侧压力，即处于左机位。泵体1与第二变量单元7导通时，泵体1会将部分油液导入第二变量单元7中，由于第二变量单元7的活塞腔大于第一变量单元6的活塞腔，且第一变量单元6和第二变量单元7为连杆结构，则使得在同时向第一变量单元6和第二变量单元7内注油时，会使得第二变量单元7的活塞杆伸出，第一变量单元6的活塞杆回缩，泵体1的打开角度减小。

本发明实施例提供一种阀前补偿负载敏感系统，即补偿阀9位于节流阀8之前。即用于当泵体1提供的流量充足的情况下，可以同时为负载不同的液压缸供液，防止出现只供给轻负载的情况。

其中，该阀前补偿系统通过连接负载敏感油路进行泵体出口压力Y与负载压力X的比较，从而达到控制泵体1的打开角度。

本发明实施例提供一种三位四通换向阀10，该换向阀机位由外界控制系统控制，从而控制油液向有杆腔或无杆腔供油，从而控制缸杆的伸缩，达到整机不同步态的要求。

实施例2

参照图5，六足液压系统，本实施例相较于实施例1，还包括连接管14，连接管14插接在液压油箱13的一侧外壁上。

使用时，连接管14方便了液压油箱13内部原料的随时供给。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.六足液压系统，包括发动机、液压泵、换向阀、梭阀、液压缸、散热器、过滤器、液压油箱（13）和主油路（3），六足液压系统采用负载敏感系统，其特征在于，还包括泵体（1）和变量调整机构，所述主油路（3）的一端与泵体（1）连接，且主油路（3）上还设置有主阀，所述负载敏感反馈油路（5）的一端与主油路（3）连接，所述负载敏感反馈油路（5）的另一端与变量调整机构连接，所述液压缸内置第一位移传感器，所述泵体（1）为变量柱塞泵，且泵体（1）的内部设有一个压力补偿器。

2.根据权利要求1所述的六足液压系统，其特征在于，所述换向阀为三位四通换向阀（10），全称三位四通比例伺服换向阀，且另加安全位，共有十八个。

3.根据权利要求2所述的六足液压系统，其特征在于，所述液压缸为伺服液压缸，且液压缸的内部设有多个第二位移传感器，共有十八个，按功能分为大腿缸六个、小腿缸六个和摆动缸六个。

4.根据权利要求3所述的六足液压系统，其特征在于，所述过滤器分为回油路过滤器（12）和压油路过滤器（11），且压油路过滤器（11）位于三位四通换向阀（10）之前。

5.根据权利要求4所述的六足液压系统，其特征在于，所述散热器位于回油管路上，且散热器是发动机散热和液压系统散热一体式散热器。

6.根据权利要求5所述的六足液压系统，其特征在于，所述液压油箱（13）位于车体的中部，且液压油箱（13）内部存放油液，给各个管路供油。

7.根据权利要求1-6任一所述的六足液压系统，其特征在于，还包括连接管（14），所述连接管（14）插接在液压油箱（13）的一侧外壁上。