CN110356488B - 一种蓄能器辅助动力跳跃腿 - Google Patents

一种蓄能器辅助动力跳跃腿 Download PDF

Info

Publication number
CN110356488B
CN110356488B CN201910701279.9A CN201910701279A CN110356488B CN 110356488 B CN110356488 B CN 110356488B CN 201910701279 A CN201910701279 A CN 201910701279A CN 110356488 B CN110356488 B CN 110356488B
Authority
CN
China
Prior art keywords
thigh
oil
hydraulic cylinder
shank
communicated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910701279.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110356488A (zh
Inventor
付宜利
李旭
封海波
张松源
周海涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201910701279.9A priority Critical patent/CN110356488B/zh
Publication of CN110356488A publication Critical patent/CN110356488A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110356488B publication Critical patent/CN110356488B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/032—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F15B1/04—Accumulators
    • F15B1/08—Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/027—Check valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/06—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with two or more servomotors
    • F15B13/08—Assemblies of units, each for the control of a single servomotor only
    • F15B13/0803—Modular units
    • F15B13/0807—Manifolds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/044—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by electrically-controlled means, e.g. solenoids, torque-motors
    • F15B2013/0448—Actuation by solenoid and permanent magnet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

一种蓄能器辅助动力跳跃腿，它涉及液压驱动的机器人技术领域。本发明解决了现有的液压驱动的关节腿存在实现大高度跳跃难、液压动力系统功率不足、跳跃能量利用效率低的问题。本发明的髋关节轴两端与大腿内侧板和大腿外侧板可转动连接，髋关节二力杆一端与髋关节轴侧壁可转动连接，小腿上部通过膝关节轴与大腿内侧板和大腿外侧板可转动连接，膝关节二力杆一端通过小腿二力杆轴与小腿上部可转动连接，小腿液压缸的活塞杆末端与导轨上的滑块连接件连接，导轨上的滑块连接件与膝关节二力杆另一端连接，大腿液压缸活塞杆末端与导轨上的滑块连接件连接，导轨上的滑块连接件与髋关节二力杆另一端连接。本发明用于满足液压驱动的关节腿实现大高度跳跃。

Description

一种蓄能器辅助动力跳跃腿
技术领域
本发明涉及液压驱动的机器人技术领域，具体涉及一种蓄能器辅助动力跳跃腿。
背景技术
现今，液压驱动的机器人具有更大的驱动力，尤其是在双足或多足机器人应用中，液压驱动凭借其更高的功率密度、爆发力和抗冲击性能得到广泛的应用，液压驱动的机器人负载能力也更强；多数液压驱动的机器人可以实现基本的行走运动和高度较低的跳跃，由于控制液压缸的伺服阀要求高频响和高精度，伺服阀的空载流量和带载流量较小，而实现高爆发式跳跃需要液压缸瞬间输出很高的力和速度，靠伺服阀的峰值流量很难实现，所以一种瞬间高爆发式的大流量高压力输出的跳跃腿是实现机器人大高度跳跃的必要条件。
目前腿足机器人主要有两种驱动方式，一种是电驱动，机器人关节应用伺服电机驱动，具有结构简单，集成和控制容易，获得电力方便等优点，但电机的功率密度较低，爆发力小，要实现较大高度的跳跃很难；另一种是液压驱动，具有功率密度高，爆发力强，负载大和抗冲击性能好等优点，但要实现较大高度的跳跃，需要液压驱动单元瞬时输出大的驱动力和速度，传统的液压驱动方式需要大流量的伺服阀来控制液压缸和功率很大的液压油源来提供充足的液压动力，这将导致整个系统的功耗、体积较大，对体积重量要求较高的腿足机器人实用性不强。
传统的液压驱动的关节腿实现跳跃存在如下问题：其一，液压驱动机器人受到尺寸和重量的限制，控制液压缸的伺服阀一般是流量很小的微型伺服阀，很难同时达到腿跳跃所需的流量和瞬时的高压；其二，即便采用大流量的伺服阀控制液压缸，达到所需的高压和大流量，也需要很高的功率的液压油源，这将导致机载液压油源集成困难，整个系统的能耗增大。
综上所述，现有的液压驱动的关节腿存在实现大高度跳跃难、液压动力系统功率不足、跳跃能量利用效率低的问题。
发明内容
本发明为了解决现有的液压驱动的关节腿存在实现大高度跳跃难、液压动力系统功率不足、跳跃能量利用效率低的问题，进而提供一种蓄能器辅助动力跳跃腿。
本发明的技术方案是：
一种蓄能器辅助动力跳跃腿，它包括小腿橡胶足1、小腿二力杆轴2、膝关节轴3、小腿膝关节活塞杆组件4、油压传感器5、大腿髋关节活塞杆组件7、蓄能器式液压缸联件8、大腿内侧板9、大腿导油管10、小腿液压缸后盖11、髋关节轴12、髋关节二力杆14、大腿外侧板15、充气活门17、大腿液压缸后盖22、膝关节二力杆23、小腿24、膝关节导向单元和髋关节导向单元，
髋关节轴12水平设置，大腿内侧板9和大腿外侧板15分别位于髋关节轴12两侧，髋关节轴12的两端与大腿内侧板9和大腿外侧板15可转动连接，髋关节二力杆14的一端与髋关节轴12的侧壁可转动连接，
小腿24位于大腿内侧板9和大腿外侧板15之间，小腿24的上部通过膝关节轴3与大腿内侧板9和大腿外侧板15可转动连接，膝关节二力杆23的一端通过小腿二力杆轴2与小腿24的上部可转动连接，
蓄能器式液压缸联件8位于大腿内侧板9和大腿外侧板15之间，蓄能器式液压缸联件8的上部两侧分别设有大腿导油管10和充气活门17，所述大腿导油管10包括大腿主进油导油管和大腿主回油导油管，大腿主进油导油管和大腿主回油导油管的一端分别与蓄能器式液压缸联件8的内部连通，大腿主进油导油管和大腿主回油导油管的另一端分别穿过大腿内侧板9，所述充气活门17的一端与蓄能器式液压缸联件8的内部连通，所述充气活门17的另一端穿过大腿外侧板15，蓄能器式液压缸联件8的下部设有油压传感器5；
蓄能器式液压缸联件8包括大腿液压缸25-3和小腿液压缸25-5，小腿液压缸25-5竖直向下设置，小腿液压缸25-5的末端设有小腿液压缸后盖11，小腿液压缸25-5与膝关节二力杆23之间设有膝关节导向单元，所述膝关节导向单元的导轨安装在小腿液压缸25-5的侧壁上，小腿液压缸25-5的活塞杆末端通过小腿膝关节活塞杆组件4与导轨上的滑块连接件连接，导轨上的滑块连接件与膝关节二力杆23的另一端连接；
大腿液压缸25-3竖直向上设置，大腿液压缸25-3的末端设有大腿液压缸后盖22，大腿液压缸25-3与髋关节二力杆14之间设有髋关节导向单元，所述髋关节导向单元的导轨安装在大腿液压缸25-3的侧壁上，大腿液压缸25-3的活塞杆末端通过大腿髋关节活塞杆组件7与导轨上的滑块连接件连接，导轨上的滑块连接件与髋关节二力杆14的另一端连接。
进一步地，所述跳跃腿还包括液压系统和管路系统，液压系统包括第一伺服阀25-2、第二伺服阀25-4、电磁开关阀25-6、高压蓄能器25-7和单向阀25-8；
管路系统包括第一油路26-1、第二油路26-2、第三油路26-3、第四油路26-4、第五油路26-5、第六油路26-6、第七油路26-7、第八油路26-8、第九油路26-9、第十油路26-10、第十一油路26-11、第十二油路26-12、第十三油路26-13、第十四油路26-14和第十五气路26-15；
第一油路26-1的一端为液压管路进油口25-1，第一油路26-1的一端与大腿导油管10的大腿主进油导油管的另一端连通，第一伺服阀25-2的P口通过第二油路26-2与第一油路26-1的另一端连通；第四油路26-4的一端为液压管路回油口25-9，第四油路26-4的一端与大腿导油管10的大腿主回油导油管的另一端连通，第一伺服阀25-2的T口通过第三油路26-3与第四油路26-4的另一端连通；第一伺服阀25-2的A口通过第五油路26-5与大腿液压缸25-3的有杆腔连通；第一伺服阀25-2的B口通过第六油路26-6与大腿液压缸25-3的无杆腔连通；
第二伺服阀25-4的P口通过第七油路26-7与第一油路26-1的另一端连通；第二伺服阀25-4的T口通过第八油路26-8与第四油路26-4的另一端连通；第二伺服阀25-4的A口通过第九油路26-9与小腿液压缸25-5的有杆腔连通；第二伺服阀25-4的B口通过第十油路26-10与小腿液压缸25-5的无杆腔连通；
单向阀25-8通过第十一油路26-11与第一油路26-1的另一端连通；单向阀25-8通过第十二油路26-12与高压蓄能器25-7的油腔连通；电磁开关阀25-6通过第十三油路26-13与高压蓄能器25-7的油腔连通；电磁开关阀25-6通过第十四油路26-14与小腿液压缸25-5的无杆腔连通；高压蓄能器25-7的气腔通过第十五气路26-15与充气活门17连通。
进一步地，高压蓄能器25-7为充气活塞式蓄能器，所述高压蓄能器25-7与大腿液压缸25-3和小腿液压缸25-5一体化设计。
进一步地，大腿液压缸25-3、小腿液压缸25-5和高压蓄能器25-7通过3D打印技术一体化成形。
进一步地，电磁开关阀25-6为常闭式插装开关阀。
进一步地，单向阀25-8为机械式单向阀。
进一步地，所述跳跃腿还包括位移传感器70L组件20，位移传感器70L组件20设置在膝关节导向单元上。
进一步地，所述跳跃腿还包括位移传感器80L组件21,位移传感器80L组件21设置在髋关节导向单元上。
进一步地，所述跳跃腿还包括两个深沟球轴承13，髋关节轴12两端套有两个深沟球轴承13，大腿内侧板9和大腿外侧板15分别通过一个深沟球轴承13与髋关节轴12可转动连接。
进一步地，所述跳跃腿还包括小腿橡胶足1，小腿24的下部设有小腿橡胶足1。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
1、与现有各类液压动力腿比较，本发明的采用蓄能器油缸一体化结构的蓄能器辅助动力跳跃腿通过在小腿液压缸上并联一个由常闭电磁开关阀控制的高压蓄能器，实现高功率密度输出，这种跳跃腿具有结构紧凑，瞬时功率密度高，响应速度快，驱动力大等优点，在有限空间内可实现很高的液压驱动力。
2、采用蓄能器油缸一体化结构的蓄能器辅助动力跳跃腿，采用3D打印的方式加工，具有方便加工，结构简单，安装和拆卸方便的优点，使整个机器结构紧凑，质量轻化。
3、采用蓄能器液压缸一体化结构的蓄能器辅助动力跳跃腿，腿跳跃过程采用伺服闭环控制，实现高效能量利用效率，对蓄能器辅助动力跳跃腿实现精准控制。
附图说明
图1是本发明的蓄能器辅助动力跳跃腿的液压原理图；图2是本发明的蓄能器辅助动力跳跃腿的结构组成图；图3是本发明的蓄能器辅助动力跳跃腿的侧视图；图4是本发明的蓄能器辅助动力跳跃腿的俯视图；图5是图4在AA-AA处的剖视图；图6是图4在AB-AB处的剖视图；图7是图4在D-D处的剖视图；图8是图4在AD-AD处的剖视图；图9是图4在AE-AE处的剖视图；图10是图3在AE-AG处的剖视图；图11是图4在AH-AH处的剖视图；图12是图3在AI-AI处的剖视图；图13是图4在AN-AN处的剖视图；图14是图4在AO-AO处的剖视图；图15是图4在AP-AP处的剖视图；图16是图4在AQ-AQ处的剖视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的一种蓄能器辅助动力跳跃腿，它包括小腿橡胶足1、小腿二力杆轴2、膝关节轴3、小腿膝关节活塞杆组件4、油压传感器5、大腿髋关节活塞杆组件7、蓄能器式液压缸联件8、大腿内侧板9、大腿导油管10、小腿液压缸后盖11、髋关节轴12、髋关节二力杆14、大腿外侧板15、充气活门17、大腿液压缸后盖22、膝关节二力杆23、小腿24、膝关节导向单元和髋关节导向单元，
髋关节轴12水平设置，大腿内侧板9和大腿外侧板15分别位于髋关节轴12两侧，髋关节轴12的两端与大腿内侧板9和大腿外侧板15可转动连接，髋关节二力杆14的一端与髋关节轴12的侧壁可转动连接，
小腿24位于大腿内侧板9和大腿外侧板15之间，小腿24的上部通过膝关节轴3与大腿内侧板9和大腿外侧板15可转动连接，膝关节二力杆23的一端通过小腿二力杆轴2与小腿24的上部可转动连接，
蓄能器式液压缸联件8位于大腿内侧板9和大腿外侧板15之间，蓄能器式液压缸联件8的上部两侧分别设有大腿导油管10和充气活门17，所述大腿导油管10包括大腿主进油导油管和大腿主回油导油管，大腿主进油导油管和大腿主回油导油管的一端分别与蓄能器式液压缸联件8的内部连通，大腿主进油导油管和大腿主回油导油管的另一端分别穿过大腿内侧板9，所述充气活门17的一端与蓄能器式液压缸联件8的内部连通，所述充气活门17的另一端穿过大腿外侧板15，蓄能器式液压缸联件8的下部设有油压传感器5；
蓄能器式液压缸联件8包括大腿液压缸25-3和小腿液压缸25-5，小腿液压缸25-5竖直向下设置，小腿液压缸25-5的末端设有小腿液压缸后盖11，小腿液压缸25-5与膝关节二力杆23之间设有膝关节导向单元，所述膝关节导向单元的导轨安装在小腿液压缸25-5的侧壁上，小腿液压缸25-5的活塞杆末端通过小腿膝关节活塞杆组件4与导轨上的滑块连接件连接，导轨上的滑块连接件与膝关节二力杆23的另一端连接；
大腿液压缸25-3竖直向上设置，大腿液压缸25-3的末端设有大腿液压缸后盖22，大腿液压缸25-3与髋关节二力杆14之间设有髋关节导向单元，所述髋关节导向单元的导轨安装在大腿液压缸25-3的侧壁上，大腿液压缸25-3的活塞杆末端通过大腿髋关节活塞杆组件7与导轨上的滑块连接件连接，导轨上的滑块连接件与髋关节二力杆14的另一端连接。
本实施方式的蓄能器辅助动力跳跃腿在实现腿跳跃过程采用伺服闭环控制，实现高效能量利用效率，对蓄能器辅助动力跳跃腿实现精准控制，通过实时监测系统流量、系统的压力，实现伺服控制。
具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式的所述跳跃腿还包括液压系统和管路系统，液压系统包括第一伺服阀25-2、第二伺服阀25-4、电磁开关阀25-6、高压蓄能器25-7和单向阀25-8；
管路系统包括第一油路26-1、第二油路26-2、第三油路26-3、第四油路26-4、第五油路26-5、第六油路26-6、第七油路26-7、第八油路26-8、第九油路26-9、第十油路26-10、第十一油路26-11、第十二油路26-12、第十三油路26-13、第十四油路26-14和第十五气路26-15；
第一油路26-1的一端为液压管路进油口25-1，第一油路26-1的一端与大腿导油管10的大腿主进油导油管的另一端连通，第一伺服阀25-2的P口通过第二油路26-2与第一油路26-1的另一端连通；第四油路26-4的一端为液压管路回油口25-9，第四油路26-4的一端与大腿导油管10的大腿主回油导油管的另一端连通，第一伺服阀25-2的T口通过第三油路26-3与第四油路26-4的另一端连通；第一伺服阀25-2的A口通过第五油路26-5与大腿液压缸25-3的有杆腔连通；第一伺服阀25-2的B口通过第六油路26-6与大腿液压缸25-3的无杆腔连通；
第二伺服阀25-4的P口通过第七油路26-7与第一油路26-1的另一端连通；第二伺服阀25-4的T口通过第八油路26-8与第四油路26-4的另一端连通；第二伺服阀25-4的A口通过第九油路26-9与小腿液压缸25-5的有杆腔连通；第二伺服阀25-4的B口通过第十油路26-10与小腿液压缸25-5的无杆腔连通；
单向阀25-8通过第十一油路26-11与第一油路26-1的另一端连通；单向阀25-8通过第十二油路26-12与高压蓄能器25-7的油腔连通；电磁开关阀25-6通过第十三油路26-13与高压蓄能器25-7的油腔连通；电磁开关阀25-6通过第十四油路26-14与小腿液压缸25-5的无杆腔连通；高压蓄能器25-7的气腔通过第十五气路26-15与充气活门17连通。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
大腿在行走时，由液压管路进油口25-1进油进入由第一伺服阀25-2控制的大腿液压缸25-3，驱动大腿上的大腿髋关节活塞杆组件7推动髋关节导向单元的导轨上的滑块连接件带动髋关节二力杆14使大腿绕髋关节轴12转动，从而实现大腿的前后弯曲运动，由液压管路回油口25-9回油到机器人主油路；同时由液压管路进油口25-1进油进入由第二伺服阀25-4控制的小腿液压缸25-5，驱动小腿膝关节活塞杆组件4推动膝关节导向单元的导轨上的滑块连接件带动膝关节二力杆23使小腿24绕膝关节轴3转动，实现小腿24的弯曲动作，由液压管路回油口25-9回油到机器人主油路；与高压蓄能器25-7连接的电磁开关阀25-6处于常闭状态。当机器人需要跳跃时，电磁开关阀25-6打开，高压蓄能器25-7高压油进入小腿液压缸25-5无杆腔，高压油推动小腿膝关节活塞杆组件4，推动膝关节导向单元的导轨上的滑块连接件带动膝关节二力杆23使小腿24绕膝关节轴3转动，实现液压动力腿的大功率跳跃。
液压油通过大腿导油管10进入蓄能器式液压缸联件8内部，驱动大腿上的大腿髋关节活塞杆组件7推动推动髋关节导向单元的导轨上的滑块连接件带动髋关节二力杆14使大腿绕髋关节轴12转动，从而实现大腿的前后弯曲运动。液压油通过大腿导油管10进入蓄能器式液压缸联件8内部，驱动大腿上的大腿髋关节活塞杆组件7推动导轨上的滑块连接件带动髋关节二力杆14使大腿绕髋关节轴12转动，从而实现大腿的前后弯曲运动。液压油驱动小腿膝关节活塞杆组件4推动导轨上的滑块连接件带动膝关节二力杆23使小腿绕膝关节轴3转动，实现小腿的弯曲及跳跃动作。
图3至图16为蓄能器辅助动力跳跃腿油路剖视图，表示出了跳跃腿截面油路进回油路径：
其中大腿底部液压缸油路路径为：
液压油经大腿导油管10的大腿主进油导油管进入蓄能器式液压缸联件8内进油第一油路26-1经第二油路26-2进入到第一伺服阀25-2的P口，通过第一伺服阀25-2的T口进入第三油路26-3，并分流到第四油路26-4，最终回油到大腿导油管10的大腿主回油导油管中，第一伺服阀25-2的A口通过第五油路26-5进入大腿液压缸25-3的有杆腔，第一伺服阀25-2的B口经第六油路26-6进入大腿液压缸25-3的无杆腔，实现大腿的前后运动；
其中大腿前部液压缸油路路径为：
液压油经大腿导油管10的大腿主进油导油管进入蓄能器式液压缸联件8内进油第一油路26-1经第七油路26-7分流进入到第二伺服阀25-4的P口，通过第二伺服阀25-4的T口进入第八油路26-8，汇入到第四油路26-4，最终回油到大腿导油管10的大腿主回油导油管中，第二伺服阀25-4的A口通过第九油路26-9进入小腿液压缸25-5的有杆腔，第二伺服阀25-4的B口经第十油路26-10进入小腿液压缸25-5的无杆腔，实现小腿的前后运动；
实现跳跃的大腿前部液压缸并联蓄能器油路路径为：
液压油经大腿导油管10的大腿主进油导油管进入蓄能器式液压缸联件8内进油第一油路26-1经第十一油路26-11分流进入单向阀25-8，然后通过第十二油路26-12进入高压蓄能器25-7的油腔进行冲压蓄能，当电磁开关阀25-6打开，高压蓄能器25-7的液压油经过第十三油路26-13进入电磁开关阀25-6，经第十四油路26-14汇合到第十油路26-10进入小腿液压缸25-5的无杆腔，氮气从充气活门17通过第十五气路26-15进入高压蓄能器25-7的气腔。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的高压蓄能器25-7为充气活塞式蓄能器，所述高压蓄能器25-7与大腿液压缸25-3和小腿液压缸25-5一体化设计。如此设置，所述高压蓄能器25-7设计成充气活塞式蓄能器，与大腿液压缸25-3和小腿液压缸25-5一体化设计，设计成充气式，可以达到稳压、消除压力脉动的作用，并在腿需要跳跃时对小腿液压缸25-5进行高压油补充，实现跳跃。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的大腿液压缸25-3、小腿液压缸25-5和高压蓄能器25-7通过3D打印技术一体化成形。如此设置，所述大腿液压缸25-3、小腿液压缸25-5和高压蓄能器25-7使用3D打印技术一体化成形后进一步精加工完成，免去工艺油路，最大程度的降低体积及重量。具备重量轻、结构紧凑等优点。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的电磁开关阀25-6为常闭式插装开关阀。如此设置，所述电磁开关阀25-6选用常闭式插装开关阀，控制高压蓄能器25-7与小腿液压缸25-5无杆腔油路的通断，未通电时处于常闭状态，当需要跳跃时电磁开关阀25-6通电打开，油路连通，高压蓄能器25-7向小腿液压缸25-5提供高压油，实现小腿液压缸25-5大流量高功率输出，从而实现液压驱动的腿的跳跃。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的单向阀25-8为微小型机械式单向阀。如此设置，所述单向阀25-8选用微小型机械式单向阀，体积小，占用空间小，可以放入一体化打印件中，可减轻重量。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式七：结合图2说明本实施方式，本实施方式的所述跳跃腿还包括位移传感器70L组件20，位移传感器70L组件20设置在膝关节导向单元上。如此设置，所述位移传感器70L组件20用于测量小腿液压缸25-5的活塞杆的行程距离。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
具体实施方式八：结合图2说明本实施方式，本实施方式的所述跳跃腿还包括位移传感器80L组件21,位移传感器80L组件21设置在髋关节导向单元上。如此设置，所述位移传感器80L组件21用于测量大腿液压缸25-3的活塞杆的行程距离。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。
具体实施方式九：结合图2说明本实施方式，本实施方式的所述跳跃腿还包括两个深沟球轴承13，髋关节轴12两端套有两个深沟球轴承13，大腿内侧板9和大腿外侧板15分别通过一个深沟球轴承13与髋关节轴12可转动连接。如此设置，所述髋关节轴12上两端套有两个深沟球轴承13，支撑两侧的大腿内侧板9和大腿外侧板15可在髋关节轴12上回转运动，完成大腿的前驱与后摆。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八相同。
具体实施方式十：结合图2说明本实施方式，本实施方式的所述跳跃腿还包括小腿橡胶足1，小腿24的下部设有小腿橡胶足1。如此设置，所述小腿橡胶足1设置在小腿24的下部，防止机器人在运动时发生打滑的现象。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八或九相同。
工作原理
结合图1和图2说明本发明的工作原理：
本发明是一种应用于液压驱动机器人的蓄能器辅助动力跳跃腿。在小腿液压缸25-5上并联一个由常闭电磁开关阀25-6控制的高压蓄能器25-7，机器人将要跳跃前，液压动力源调至高压并向高压蓄能器25-7储存高压油，同时第二伺服阀25-4控制小腿液压缸25-5，小腿液压缸25-5的活塞杆缩至最小值；机器人跳跃瞬间，打开高压蓄能器25-7的常闭电磁开关阀25-6，高压蓄能器25-7中储存的高压油进入小腿液压缸25-5无杆腔，同时第二伺服阀25-4控制小腿液压缸25-5以最大速度伸出，从而实现小腿液压缸25-5瞬时输出高压力和高速度，小腿液压缸25-5的活塞杆推动前端连接的膝关节二力杆23，膝关节二力杆23再驱动小腿24运动实现跳跃；这种跳跃腿具有结构紧凑，瞬时功率密度高，响应速度快，驱动力大等优点，在有限空间内可实现很高的液压驱动力。可满足机器人液压跳跃腿对大驱动力、响应速度快等要求。

Claims (10)

1.一种蓄能器辅助动力跳跃腿，其特征在于：它包括小腿二力杆轴(2)、膝关节轴(3)、小腿膝关节活塞杆组件(4)、油压传感器(5)、大腿髋关节活塞杆组件(7)、蓄能器式液压缸联件(8)、大腿内侧板(9)、大腿导油管(10)、小腿液压缸后盖(11)、髋关节轴(12)、髋关节二力杆(14)、大腿外侧板(15)、充气活门(17)、大腿液压缸后盖(22)、膝关节二力杆(23)、小腿(24)、膝关节导向单元和髋关节导向单元，
髋关节轴(12)水平设置，大腿内侧板(9)和大腿外侧板(15)分别位于髋关节轴(12)两侧，髋关节轴(12)的两端与大腿内侧板(9)和大腿外侧板(15)可转动连接，髋关节二力杆(14)的一端与髋关节轴(12)的侧壁可转动连接，
小腿(24)位于大腿内侧板(9)和大腿外侧板(15)之间，小腿(24)的上部通过膝关节轴(3)与大腿内侧板(9)和大腿外侧板(15)可转动连接，膝关节二力杆(23)的一端通过小腿二力杆轴(2)与小腿(24)的上部可转动连接，
蓄能器式液压缸联件(8)位于大腿内侧板(9)和大腿外侧板(15)之间，蓄能器式液压缸联件(8)的上部两侧分别设有大腿导油管(10)和充气活门(17)，所述大腿导油管(10)包括大腿主进油导油管和大腿主回油导油管，大腿主进油导油管和大腿主回油导油管的一端分别与蓄能器式液压缸联件(8)的内部连通，大腿主进油导油管和大腿主回油导油管的另一端分别穿过大腿内侧板(9)，所述充气活门(17)的一端与蓄能器式液压缸联件(8)的内部连通，所述充气活门(17)的另一端穿过大腿外侧板(15)，蓄能器式液压缸联件(8)的下部设有油压传感器(5)；
蓄能器式液压缸联件(8)包括大腿液压缸(25-3)和小腿液压缸(25-5)，小腿液压缸(25-5)竖直向下设置，小腿液压缸(25-5)的末端设有小腿液压缸后盖(11)，小腿液压缸(25-5)与膝关节二力杆(23)之间设有膝关节导向单元，所述膝关节导向单元的导轨安装在小腿液压缸(25-5)的侧壁上，小腿液压缸(25-5)的活塞杆末端通过小腿膝关节活塞杆组件(4)与导轨上的滑块连接件连接，导轨上的滑块连接件与膝关节二力杆(23)的另一端连接；
大腿液压缸(25-3)竖直向上设置，大腿液压缸(25-3)的末端设有大腿液压缸后盖(22)，大腿液压缸(25-3)与髋关节二力杆(14)之间设有髋关节导向单元，所述髋关节导向单元的导轨安装在大腿液压缸(25-3)的侧壁上，大腿液压缸(25-3)的活塞杆末端通过大腿髋关节活塞杆组件(7)与导轨上的滑块连接件连接，导轨上的滑块连接件与髋关节二力杆(14)的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的一种蓄能器辅助动力跳跃腿，其特征在于：所述跳跃腿还包括液压系统和管路系统，液压系统包括第一伺服阀(25-2)、第二伺服阀(25-4)、电磁开关阀(25-6)、高压蓄能器(25-7)和单向阀(25-8)；
管路系统包括第一油路(26-1)、第二油路(26-2)、第三油路(26-3)、第四油路(26-4)、第五油路(26-5)、第六油路(26-6)、第七油路(26-7)、第八油路(26-8)、第九油路(26-9)、第十油路(26-10)、第十一油路(26-11)、第十二油路(26-12)、第十三油路(26-13)、第十四油路(26-14)和第十五气路(26-15)；
第一油路(26-1)的一端为液压管路进油口(25-1)，第一油路(26-1)的一端与大腿导油管(10)的大腿主进油导油管的另一端连通，第一伺服阀(25-2)的P口通过第二油路(26-2)与第一油路(26-1)的另一端连通；第四油路(26-4)的一端为液压管路回油口(25-9)，第四油路(26-4)的一端与大腿导油管(10)的大腿主回油导油管的另一端连通，第一伺服阀(25-2)的T口通过第三油路(26-3)与第四油路(26-4)的另一端连通；第一伺服阀(25-2)的A口通过第五油路(26-5)与大腿液压缸(25-3)的有杆腔连通；第一伺服阀(25-2)的B口通过第六油路(26-6)与大腿液压缸(25-3)的无杆腔连通；
第二伺服阀(25-4)的P口通过第七油路(26-7)与第一油路(26-1)的另一端连通；第二伺服阀(25-4)的T口通过第八油路(26-8)与第四油路(26-4)的另一端连通；第二伺服阀(25-4)的A口通过第九油路(26-9)与小腿液压缸(25-5)的有杆腔连通；第二伺服阀(25-4)的B口通过第十油路(26-10)与小腿液压缸(25-5)的无杆腔连通；
单向阀(25-8)通过第十一油路(26-11)与第一油路(26-1)的另一端连通；单向阀(25-8)通过第十二油路(26-12)与高压蓄能器(25-7)的油腔连通；电磁开关阀(25-6)通过第十三油路(26-13)与高压蓄能器(25-7)的油腔连通；电磁开关阀(25-6)通过第十四油路(26-14)与小腿液压缸(25-5)的无杆腔连通；高压蓄能器(25-7)的气腔通过第十五气路(26-15)与充气活门(17)连通。
3.根据权利要求2所述的一种蓄能器辅助动力跳跃腿，其特征在于：高压蓄能器(25-7)为充气活塞式蓄能器，所述高压蓄能器(25-7)与大腿液压缸(25-3)和小腿液压缸(25-5)一体化设计。
4.根据权利要求3所述的一种蓄能器辅助动力跳跃腿，其特征在于：大腿液压缸(25-3)、小腿液压缸(25-5)和高压蓄能器(25-7)通过3D打印技术一体化成形。
5.根据权利要求2所述的一种蓄能器辅助动力跳跃腿，其特征在于：电磁开关阀(25-6)为常闭式插装开关阀。
6.根据权利要求2所述的一种蓄能器辅助动力跳跃腿，其特征在于：单向阀(25-8)为机械式单向阀。
7.根据权利要求1所述的一种蓄能器辅助动力跳跃腿，其特征在于：所述跳跃腿还包括位移传感器70L组件(20)，位移传感器70L组件(20)设置在膝关节导向单元上。
8.根据权利要求7所述的一种蓄能器辅助动力跳跃腿，其特征在于：所述跳跃腿还包括位移传感器80L组件(21),位移传感器80L组件(21)设置在髋关节导向单元上。
9.根据权利要求8所述的一种蓄能器辅助动力跳跃腿，其特征在于：所述跳跃腿还包括两个深沟球轴承(13)，髋关节轴(12)两端套有两个深沟球轴承(13)，大腿内侧板(9)和大腿外侧板(15)分别通过一个深沟球轴承(13)与髋关节轴(12)可转动连接。
10.根据权利要求9所述的一种蓄能器辅助动力跳跃腿，其特征在于：所述跳跃腿还包括小腿橡胶足(1)，小腿(24)的下部设有小腿橡胶足(1)。
CN201910701279.9A 2019-07-31 2019-07-31 一种蓄能器辅助动力跳跃腿 Active CN110356488B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910701279.9A CN110356488B (zh) 2019-07-31 2019-07-31 一种蓄能器辅助动力跳跃腿

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910701279.9A CN110356488B (zh) 2019-07-31 2019-07-31 一种蓄能器辅助动力跳跃腿

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110356488A CN110356488A (zh) 2019-10-22
CN110356488B true CN110356488B (zh) 2021-07-06

Family

ID=68222751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910701279.9A Active CN110356488B (zh) 2019-07-31 2019-07-31 一种蓄能器辅助动力跳跃腿

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110356488B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110816707A (zh) * 2019-11-19 2020-02-21 山东大学 液压驱动足式机器人驱动、传感、管路的结构一体化腿
CN112550512B (zh) * 2020-12-09 2023-07-21 北京理工大学重庆创新中心 一种轮腿机器人及其驱动方法
CN112550510B (zh) * 2020-12-09 2023-07-21 北京理工大学重庆创新中心 一种轮腿机器人及其驱动方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001287177A (ja) * 2000-04-11 2001-10-16 Sony Corp 脚式ロボットのための可動脚、並びに脚式ロボット
JP2007007798A (ja) * 2005-07-01 2007-01-18 Toyota Motor Corp 跳躍ロボット
CN103213629A (zh) * 2013-04-22 2013-07-24 西北工业大学 一种负重弹跳机器人液压动力装置
CN103223984A (zh) * 2013-05-14 2013-07-31 吉林大学 用于跳跃机器人的蓄能跳跃机构
CN103879470A (zh) * 2014-03-21 2014-06-25 浙江大学 一种连杆传动的单腿机器人跳跃机构
CN105235766A (zh) * 2015-11-03 2016-01-13 郑州轻工业学院 一种可实现跳跃功能的四足仿生机器人单腿
CN106184448A (zh) * 2016-09-29 2016-12-07 浙江工业职业技术学院 一种基于巴斯噶蜗线非圆齿轮驱动的单腿跳跃机构
CN107600217A (zh) * 2017-08-29 2018-01-19 重庆大学 弹跳机器人腿以及弹跳机器人
KR20180040776A (ko) * 2016-10-12 2018-04-23 충남대학교산학협력단 점핑력발생유닛과 점핑력발생유닛의 제어방법 그리고 이것을 이용한 점프로봇
CN207644519U (zh) * 2017-12-26 2018-07-24 杭州欢乐飞机器人科技股份有限公司 一种轮腿式机器人

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001287177A (ja) * 2000-04-11 2001-10-16 Sony Corp 脚式ロボットのための可動脚、並びに脚式ロボット
JP2007007798A (ja) * 2005-07-01 2007-01-18 Toyota Motor Corp 跳躍ロボット
CN103213629A (zh) * 2013-04-22 2013-07-24 西北工业大学 一种负重弹跳机器人液压动力装置
CN103223984A (zh) * 2013-05-14 2013-07-31 吉林大学 用于跳跃机器人的蓄能跳跃机构
CN103879470A (zh) * 2014-03-21 2014-06-25 浙江大学 一种连杆传动的单腿机器人跳跃机构
CN105235766A (zh) * 2015-11-03 2016-01-13 郑州轻工业学院 一种可实现跳跃功能的四足仿生机器人单腿
CN106184448A (zh) * 2016-09-29 2016-12-07 浙江工业职业技术学院 一种基于巴斯噶蜗线非圆齿轮驱动的单腿跳跃机构
KR20180040776A (ko) * 2016-10-12 2018-04-23 충남대학교산학협력단 점핑력발생유닛과 점핑력발생유닛의 제어방법 그리고 이것을 이용한 점프로봇
CN107600217A (zh) * 2017-08-29 2018-01-19 重庆大学 弹跳机器人腿以及弹跳机器人
CN207644519U (zh) * 2017-12-26 2018-07-24 杭州欢乐飞机器人科技股份有限公司 一种轮腿式机器人

Also Published As

Publication number Publication date
CN110356488A (zh) 2019-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110356488B (zh) 一种蓄能器辅助动力跳跃腿
EP2766611B1 (en) Apparatus with accumulator
US8731716B2 (en) Control logic for biomimetic joint actuators
CN111846003B (zh) 多足步行机器人及其腿屈伸用液压驱动系统与控制方法
RU2011118361A (ru) Дискретная гидравлическая система
CN108386398B (zh) 一种复式液压缸位置控制泵控液压系统
CN110712191B (zh) 一种外骨骼机器人液压驱动系统
CN101225808A (zh) 一种气/液驱动的往复活塞式压缩机或液体泵
CN102588360A (zh) 一种骨骼服的液压系统
CN105443458A (zh) 一种单作用气液增压器
CN112283181A (zh) 足式机器人用高功率密度辅助增力液压缸
CN210307802U (zh) 一种电液复合驱动的外骨骼助力机器人
CN110094378B (zh) 一种多足步履式行走装置功能互锁型电液控制设备及方法
KR101926938B1 (ko) 모터와 펌프가 일체화되고, 유압직접제어를 위한 유압회로가 내장된 소형 유압 동력 발생장치
CN116696867A (zh) 一种实现液压油路差动切换同步的控制回路及方法
CN108678048B (zh) 一种液电混合驱动的储能举升系统
CN112008689A (zh) 一种电液复合驱动的外骨骼助力机器人
CN115076174A (zh) 非对称泵控单出杆液压缸-电动缸互冗余同步控制系统
CN109940600A (zh) 一种有助力的电动推杆
Rituraj et al. A Novel Design Concept of Digital Hydraulic Drive for Knee Exoskeleton
CN109641348A (zh) 用于工业机器人的平衡系统及工业机器人
CN109552667B (zh) 一种可重复利用工质的气动抛射装置及方法
US10570930B2 (en) Accumulator
CN114505438B (zh) 一种大功率电液控制的压力机系统
Jeong et al. A Trend of Electro-Hydraulic System Technology for Construction Equipment

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant