CN110614628A - 一种液压柔性机器人关节及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人领域，尤其涉及一种液压柔性机器人关节及机器人。本发明通过动力机构、液压分配件和多组执行单元组成，每组执行单元包括多个液压缸体组成的串连液压缸的执行机构的有机设置，提供了一种能够根据需要随意延长或缩短的柔性机器人关节，在柔性机器人关节前通过伺服电机连接有机械手的机器人灵活的完成各项工作。

Description

一种液压柔性机器人关节及机器人

技术领域

本发明属于机器人领域，尤其涉及一种液压柔性机器人关节及机器人。

背景技术

机器人是能模仿人的某些活动的一种自动机械。一般能实现行走和操作生产工具等动作，可用在人所不能适应的环境下代替人工作。现代机器人都配装电子计算机，通过编排程序，能具有一定程度的人工智能，如识别语言和图像，并做出适当的反应等。

在现有技术中的机器人关节，虽然其具有平衡稳定的传动、更高的运动传递精度、可靠的工艺和处理工艺提供稳定可靠的寿命，但是调节起来具有不够灵活的缺点。

发明内容

本发明提供了一种液压柔性机器人关节及机器人，目的在于提供一种调节灵活、方便的机器人关节及机器人。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种液压柔性机器人关节，包括动力机构、液压分配件和执行机构；所述动力机构通过液压分配件与执行机构连接；所述执行机构至少包括多组动力传输单元，所述动力传输单元由多个液压缸体串连而成，动力机构通过液压分配件为执行机构的液压缸体提供动力。

所述的动力机构由液压泵电机和液压泵组成，所述的液压泵电机通过液压泵与液压分配件连接。

所述的液压分配件是液压分配阀，所述液压分配阀与动力机构连接。

所述的液压分配阀上设置有回路接口和输出接口，输出接口上连接有输出油管，所述回路接口上连接有回路油管，回路油管上连接有多个液压管三通，通过液压管三通将回路油管与执行单元连接，所述动力机构通过输出油管和回路油管与执行机构连接。

所述的执行机构还包括伸缩波纹管、端板、端板连板、连接柱和顶杆铰轴；所述伸缩波纹管内设置有多个波纹管内腔,伸缩波纹管上设有多个关节分节环；所述的多组动力传输单元分别连接在多个波纹管内腔内，波纹管内腔的个数与动力传输单元设置的组数匹配；所述的伸缩波纹管的一端连接有波纹管压盖，波纹管压盖连接在液压分配件上；伸缩波纹管的另一端与动力传输单元的顶端连接；所述动力传输单元的顶端通过端板连板上设置的顶杆铰轴与端板铰接，动力传输单元的底端通过连接柱与液压分配件连接。

所述动力传输单元设置有三组。

所述的液压缸体的两端分别设置一个液压缸顶杆；相邻液压缸体之间连接有隔离块，隔离块与液压缸体两端的液压缸缸体端盖连接；液压缸顶杆与液压缸缸体端盖之间密封连接；除最顶端的液压缸顶杆外，液压缸顶杆中设置有液压油路，串联在一起的所有油路贯通。

所述的液压缸顶杆为双向推进的顶杆，液压缸顶杆前端与液压缸体紧密配合，液压缸顶杆后端直径逐渐缩小并通过密封环与相邻液压缸体连接；所述的端板的端板连板通过顶杆铰轴与顶端的液压缸顶杆相连，底端的液压缸顶杆与动力传输单元相连。

所述的动力机构由液压泵电机和液压泵组成，所述的执行机构还包括伸缩波纹管、端板和端板连板，所述动力传输单元设置有三组；所述的液压泵电机通过液压泵与液压分配件连接；所述的液压分配件是液压分配阀，所述液压分配阀与液压泵连接；所述的液压分配阀上设置有回路接口和输出接口，输出接口上连接有输出油管，所述回路接口上连接有回路油管，回路油管上连接有多个液压管三通，回路油管通过液压管三通与每个执行单元中动力传输单元的每个液压缸体连接，所述液压泵通过输出油管和回路油管与每个液压缸体连接；所述伸缩波纹管内设置有三个波纹管内腔，伸缩波纹管上设有多个关节分节环；所述的三组动力传输单元分别连接在三个波纹管内腔内；所述的伸缩波纹管的一端连接有波纹管压盖，波纹管压盖连接在液压分配阀上；伸缩波纹管的另一端与动力传输单元的顶端连接；所述动力传输单元的顶端通过端板连板与端板铰接；所述的液压缸体的两端分别设置一个液压缸顶杆；相邻液压缸体之间连接有隔离块，隔离块与液压缸体两端的液压缸缸体端盖连接；液压缸顶杆与液压缸缸体端盖之间密封连接；除最顶端的液压缸顶杆外，液压缸顶杆中设置有液压油路，串联在一起的所有油路贯通；所述的液压缸顶杆为双向推进的顶杆，液压缸顶杆前端与液压缸体紧密配合，液压缸顶杆后端直径逐渐缩小并通过密封环与相邻液压缸体连接；所述的端板的端板连板通过顶杆铰轴与顶端的液压缸顶杆相连，最底端的液压缸顶杆通过连接柱与液压分配阀连接。

一种机器人，包括一种液压柔性机器人关节，在所述液压柔性机器人关节的前端通过伺服电机接有机械手。

有益效果：本发明通过动力机构、液压分配件和多组执行单元组成，每组执行单元包括多个液压缸体组成的串连液压缸的执行机构的有机设置，提供了一种能够根据需要随意延长或缩短的柔性机器人关节，在柔性机器人关节前通过伺服电机连接有机械手的机器人灵活、方便的完成各项工作。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的侧视图；

图2是本发明的正视图。

图中，1-机械手；2-伺服电机；3-伸缩波纹管；4-波纹管内腔；5-液压缸体；6-液压缸顶杆；7-液压缸缸体端盖；8-隔离块；9-关节分节环；10-液压管三通；11-液压油路；12-波纹管压盖；13-液压分配阀；14-液压泵电机；15-第一连接螺栓；16-第二连接螺栓；17-回路油管；18-输出油管；19-回路接口；20-输出接口；21-液压泵；22-密封环；23-端板；24-顶杆铰轴；25-端板连板；26-连接柱。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

根据图1-2所示的一种液压柔性机器人关节，其特征在于：包括动力机构、液压分配件和执行机构；所述动力机构通过液压分配件与执行机构连接；所述执行机构至少包括多组动力传输单元，所述动力传输单元由多个液压缸体5串连而成，动力机构通过液压分配件为执行机构的液压缸体5提供动力。

优选地是所述的动力机构由液压泵电机14和液压泵21组成，所述的液压泵电机14通过液压泵21与液压分配件连接。

优选地是所述的液压分配件是液压分配阀13，所述液压分配阀13与动力机构连接。

优选地是所述的液压分配阀13上设置有回路接口19和输出接口20，输出接口20上连接有输出油管18，所述回路接口19上连接有回路油管17，回路油管17上连接有多个液压管三通10，通过液压管三通10将回路油管17与执行单元连接，所述动力机构通过输出油管18和回路油管17与执行机构连接。

优选地是所述的执行机构还包括伸缩波纹管3、端板23、端板连板25、连接柱26和顶杆铰轴24；所述伸缩波纹管3内设置有多个波纹管内腔4,伸缩波纹管3上设有多个关节分节环9；所述的多组动力传输单元分别连接在多个波纹管内腔4内，波纹管内腔4的个数与动力传输单元设置的组数匹配；所述的伸缩波纹管3的一端连接有波纹管压盖12，波纹管压盖12连接在液压分配件上；伸缩波纹管3的另一端与动力传输单元的顶端连接；所述动力传输单元的顶端通过端板连板25上设置的顶杆铰轴24与端板23铰接，动力传输单元的底端通过连接柱26与液压分配件连接。

优选地是所述动力传输单元设置有三组。

优选地是所述的液压缸体5的两端分别设置一个液压缸顶杆6；相邻液压缸体5之间连接有隔离块8，隔离块8与液压缸体5两端的液压缸缸体端盖7连接；液压缸顶杆6与液压缸缸体端盖7之间密封连接；除最顶端的液压缸顶杆6外，液压缸顶杆6中设置有液压油路11，串联在一起的所有油路贯通。

优选地是所述的液压缸顶杆6为双向推进的顶杆，液压缸顶杆6前端与液压缸体5紧密配合，液压缸顶杆6后端直径逐渐缩小并通过密封环22与相邻液压缸体5连接；所述的端板23的端板连板25通过顶杆铰轴24与顶端的液压缸顶杆6相连，底端的液压缸顶杆6与动力传输单元相连。

在实际使用时，动力机构通过液压分配件合理的为执行机构中不同的执行单元提供动力源。执行机构中串连液压缸体5，通过后面的液压缸体5推动前面的液压缸体5的动作，使做动作的执行单元向一侧弯曲，通过控制液压油的流量流向，达到控制执行机构弯曲的目的。

本实施例中液压泵电机14和液压泵21通过第一连接螺栓15进行连接固定，便于拆卸和安装。在实际使用时，本发明的技术方案，采用现有技术的液压泵电机和液压泵，作为动力源，不仅能够实现预期效果，而且在一定程度上节约成本。

在实际使用时，输出管路和回路油管17采用本发明的技术方案，有效的保证了液压分配件和执行机构的油路的畅通，使得液压柔性机器人关节能够顺畅工作。

在实际使用时，通过液压管三通10将执行单元中串联的液压缸与液压分配件连接的技术方案，保证了每个液压缸体5能够正常工作，使得机器人关节较好的体现出柔性和灵活性。

在本实施例中波纹管压盖12是通过第二连接螺栓16与液压分配件进行可拆卸的连接，方便安装、拆卸与维护，且有力的保证了执行机构能够灵活、方便的执行相关的操作。

在实际使用时，相邻液压缸体5之间连接隔离块8，保证了液压缸体5能够正常工作，液压缸顶杆6采用能够双向推进的技术方案，使得液压柔性机器人关节的活动更加灵活。

实施例二：

根据图1-2所示的一种液压柔性机器人关节，与实施例一不同之处在于：所述的动力机构由液压泵电机14和液压泵21组成，所述的执行机构还包括伸缩波纹管3、端板23和端板连板25，所述动力传输单元设置有三组；所述的液压泵电机14通过液压泵21与液压分配件连接；所述的液压分配件是液压分配阀13，所述液压分配阀13与液压泵21连接；所述的液压分配阀13上设置有回路接口19和输出接口20，输出接口20上连接有输出油管18，所述回路接口19上连接有回路油管17，回路油管17上连接有多个液压管三通10，回路油管17通过液压管三通10与每个执行单元中动力传输单元的每个液压缸体5连接，所述液压泵21通过输出油管18和回路油管17与每个液压缸体5连接；所述伸缩波纹管3内设置有三个波纹管内腔4，伸缩波纹管3上设有多个关节分节环9；所述的三组动力传输单元分别连接在三个波纹管内腔4内；所述的伸缩波纹管3的一端连接有波纹管压盖12，波纹管压盖12连接在液压分配阀13上；伸缩波纹管3的另一端与动力传输单元的顶端连接；所述动力传输单元的顶端通过端板连板25与端板23铰接；所述的液压缸体5的两端分别设置一个液压缸顶杆6；相邻液压缸体5之间连接有隔离块8，隔离块8与液压缸体5两端的液压缸缸体端盖7连接；液压缸顶杆6与液压缸缸体端盖7之间密封连接；除最顶端的液压缸顶杆6外，液压缸顶杆6中设置有液压油路11，串联在一起的所有油路贯通；所述的液压缸顶杆6为双向推进的顶杆，液压缸顶杆6前端与液压缸体5紧密配合，液压缸顶杆6后端直径逐渐缩小并通过密封环22与相邻液压缸体5连接；所述的端板23的端板连板25通过顶杆铰轴24与顶端的液压缸顶杆6相连，最底端的液压缸顶杆6通过连接柱26与液压分配阀13连接。

本发明通过可双向推进伸缩的液压缸顶杆6及其液压缸顶杆6前端与液压缸体5的紧密配合，液压缸顶杆6后端直径逐渐缩小并通过密封环22与相邻液压缸体5连接，回路油管17设置在伸缩波纹管3的管径中，通过液压管三通10，分别传输给各个液压缸体5中。当液压泵电机14工作时，带动液压泵21产生高压油流体，经液压分配阀13通过液压油路11(输出油路)，到达液压缸顶杆6的端面，使对面设置的液压缸顶杆6相向移位，因同一组的多个液压缸顶杆6，同时延伸位移，同侧的伸缩波纹管3受压变长，使其向一侧弯曲，需要复位时另一路回路油管17的控制阀打开，经液压管三通10进入液压缸体5内，使液压缸顶杆6回压复位，(控制阀同时打开液压油路11，使高压液压油回流)，单组液压缸顶杆6工作时，伸缩波纹管3向一侧弯曲，这样控制液压油的流量流向，便可以控制伸缩波纹管3的弯曲程度，从而灵活、方便的完成操作。液压泵电机14与液压泵21之间通过第一螺栓15可拆卸的固定连接、所述的液压泵21与波纹管压盖12之间通过第二螺栓16将伸缩波纹管3进行固定连接，使得液压柔性机器人关节较方便的进行安装和维护。所述的端板23通过设置有顶杆铰轴24的端板连板25与动力传输单元顶端的液压缸体5的液压缸顶杆6连接，当液压缸顶杆6移动时，可直接调节端板23的角度后灵活、方便的进行相应的操作。

伸缩波纹管3上设置的多个关节分节环9，使得每个液压缸体5处于两关节分节环9之间。采用此技术方案，不仅使液压缸体5得到较好的保护，还能够起到一定的承托作用，从而使本发明始终保持良好的工作状态。

实施例三：

根据图1所示的一种机器人，包括一种液压柔性机器人关节，在所述液压柔性机器人关节的前端通过伺服电机2连接有机械手1。

在实际使用时，当液压缸顶杆6移动时，可直接调节端板23的角度，并配合伺服电机2的旋转使机械手1更易操作；通过可双向推进伸缩的液压缸顶杆6，其液压缸顶杆6前端与液压缸体5紧密配合，而后端直径按一定比例缩小，与密封环22相配合，回路油管17设置在伸缩波纹管3的管径中，通过液压管三通10，分别传输给各个液压缸体5中，当液压泵电机14工作时带动液压泵21产生高压油流体，经液压分配阀13通过液压油路11(输出油路)，到达液压缸顶杆6的端面，使对面设置的液压缸顶杆6相向移位，因同一组的多个液压缸顶杆6，同时延伸位移，同侧的伸缩波纹管3受压变长，使其向一侧弯曲，需要复位时另一路回路油管17的控制阀打开，经液压管三通10进入液压缸体5内，使液压缸顶杆6回压复位，(控制阀同时打开液压油路11，使高压液压油回流)，单组液压缸顶杆6工作时，伸缩波纹管3向一侧弯曲，这样控制液压油的流量流向，便可以控制伸缩波纹管3的弯曲程度，从而方便、灵活的控制机械手1。

在实际使用时，本发明的设计方案，使得机器人工作的灵活性更好，并且能够根据需要将机器人关节随意加长或缩短，以适应不同的工作需要，有效的扩大了本发明的使用范围。

综上所述，本发明通过动力机构、液压分配件、传输机构和由多组执行单元组成，每组执行单元包括多个液压缸体组成的串连液压缸的执行机构的有机设置，提供了一种能够根据需要随意延长或缩短的柔性机器人关节，在柔性机器人关节前通过伺服电机连接有机械手的机器人灵活的完成各项工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种液压柔性机器人关节，其特征在于：包括动力机构、液压分配件和执行机构；所述动力机构通过液压分配件与执行机构连接；所述执行机构至少包括多组动力传输单元，所述动力传输单元由多个液压缸体(5)串连而成，动力机构通过液压分配件为执行机构的液压缸体(5)提供动力。

2.如权利要求1所述的一种液压柔性机器人关节，其特征在于：所述的动力机构由液压泵电机(14)和液压泵(21)组成，所述的液压泵电机(14)通过液压泵(21)与液压分配件连接。

3.如权利要求1所述的一种液压柔性机器人关节，其特征在于：所述的液压分配件是液压分配阀(13)，所述液压分配阀(13)与动力机构连接。

4.如权利要求3所述的一种液压柔性机器人关节，其特征在于：所述的液压分配阀(13)上设置有回路接口(19)和输出接口(20)，输出接口(20)上连接有输出油管(18)，所述回路接口(19)上连接有回路油管(17)，回路油管(17)上连接有多个液压管三通(10)，通过液压管三通(10)将回路油管(17)与执行单元连接，所述动力机构通过输出油管(18)和回路油管(17)与执行机构连接。

5.如权利要求1所述的一种液压柔性机器人关节，其特征在于：所述的执行机构还包括伸缩波纹管(3)、端板(23)、端板连板(25)、连接柱(26)和顶杆铰轴(24)；所述伸缩波纹管(3)内设置有多个波纹管内腔(4),伸缩波纹管(3)上设有多个关节分节环(9)；所述的多组动力传输单元分别连接在多个波纹管内腔(4)内，波纹管内腔(4)的个数与动力传输单元设置的组数匹配；所述的伸缩波纹管(3)的一端连接有波纹管压盖(12)，波纹管压盖(12)连接在液压分配件上；伸缩波纹管(3)的另一端与动力传输单元的顶端连接；所述动力传输单元的顶端通过端板连板(25)上设置的顶杆铰轴(24)与端板(23)铰接，动力传输单元的底端通过连接柱(26)与液压分配件连接。

6.如权利要求1或5所述的一种液压柔性机器人关节，其特征在于：所述动力传输单元设置有三组。

7.如权利要求1所述的一种液压柔性机器人关节，其特征在于：所述的液压缸体(5)的两端分别设置一个液压缸顶杆(6)；相邻液压缸体(5)之间连接有隔离块(8)，隔离块(8)与液压缸体(5)两端的液压缸缸体端盖(7)连接；液压缸顶杆(6)与液压缸缸体端盖(7)之间密封连接；除最顶端的液压缸顶杆(6)外，液压缸顶杆(6)中设置有液压油路(11)，串联在一起的所有油路贯通。

8.如权利要求7所述的一种液压柔性机器人关节，其特征在于：所述的液压缸顶杆(6)为双向推进的顶杆，液压缸顶杆(6)前端与液压缸体(5)紧密配合，液压缸顶杆(6)后端直径逐渐缩小并通过密封环(22)与相邻液压缸体(5)连接；所述的端板(23)的端板连板(25)通过顶杆铰轴(24)与顶端的液压缸顶杆(6)相连，底端的液压缸顶杆(6)与动力传输单元相连。

9.如权利要求7所述的一种液压柔性机器人关节，其特征在于：所述的动力机构由液压泵电机(14)和液压泵(21)组成，所述的执行机构还包括伸缩波纹管(3)、端板(23)和端板连板(25)，所述动力传输单元设置有三组；所述的液压泵电机(14)通过液压泵(21)与液压分配件连接；所述的液压分配件是液压分配阀(13)，所述液压分配阀(13)与液压泵(21)连接；所述的液压分配阀(13)上设置有回路接口(19)和输出接口(20)，输出接口(20)上连接有输出油管(18)，所述回路接口(19)上连接有回路油管(17)，回路油管(17)上连接有多个液压管三通(10)，回路油管(17)通过液压管三通(10)与每个执行单元中动力传输单元的每个液压缸体(5)连接，所述液压泵(21)通过输出油管(18)和回路油管(17)与每个液压缸体(5)连接；所述伸缩波纹管(3)内设置有三个波纹管内腔(4)，伸缩波纹管(3)上设有多个关节分节环(9)；所述的三组动力传输单元分别连接在三个波纹管内腔(4)内；所述的伸缩波纹管(3)的一端连接有波纹管压盖(12)，波纹管压盖(12)连接在液压分配阀(13)上；伸缩波纹管(3)的另一端与动力传输单元的顶端连接；所述动力传输单元的顶端通过端板连板(25)与端板(23)铰接；所述的液压缸体(5)的两端分别设置一个液压缸顶杆(6)；相邻液压缸体(5)之间连接有隔离块(8)，隔离块(8)与液压缸体(5)两端的液压缸缸体端盖(7)连接；液压缸顶杆(6)与液压缸缸体端盖(7)之间密封连接；除最顶端的液压缸顶杆(6)外，液压缸顶杆(6)中设置有液压油路(11)，串联在一起的所有油路贯通；所述的液压缸顶杆(6)为双向推进的顶杆，液压缸顶杆(6)前端与液压缸体(5)紧密配合，液压缸顶杆(6)后端直径逐渐缩小并通过密封环(22)与相邻液压缸体(5)连接；所述的端板(23)的端板连板(25)通过顶杆铰轴(24)与顶端的液压缸顶杆(6)相连，最底端的液压缸顶杆(6)通过连接柱(26)与液压分配阀(13)连接。

10.一种机器人，其特征在于：包括权利要求1-9任意一项所述的液压柔性机器人关节，在所述液压柔性机器人关节的前端通过伺服电机(2)连接有机械手(1)。