CN110816707A - 液压驱动足式机器人驱动、传感、管路的结构一体化腿 - Google Patents

液压驱动足式机器人驱动、传感、管路的结构一体化腿 Download PDF

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荣学文
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Abstract

一种液压驱动足式机器人驱动、传感、管路的结构一体化腿，包括大腿杆、壳体和小腿杆，大腿杆与壳体铰接，壳体和小腿杆铰接；壳体内设置有滑套和液压缸，液压缸的缸杆与滑套的一端铰接，小腿杆通过连杆与滑套连接，连杆的两端分别与滑套和小腿杆铰接。所述液压缸的缸杆与滑套之间连接力传感器，力传感器的两端分别与缸杆和滑套较接。本发明将液压缸、电液伺服阀、位移传感器、力传感器集成安装到机械腿壳体内部形成一体化结构，减轻了足底力对小腿液压缸的缸杆的冲击，减轻了腿部结构的复杂程度和自身重量，摆脱了液压系统复杂的油管和管路对机器人运动空间的影响，解决了液压油管泄露以及管路挤压的问题。

Description

液压驱动足式机器人驱动、传感、管路的结构一体化腿
技术领域
本发明涉及一种用于液压驱动足式机器人的一体化腿，属于液压四足机器人领域。
背景技术
当前液压驱动足式机器人腿部安装的传感器、液压缸和电液伺服阀以及它们相配套的油管和管线只是机械地安装在一起，油路和管线露在腿部结构外部。这样会大大增加机器人腿部结构的复杂程度以及自身重量。
当液压驱动足式机器人运动时，复杂的油管和管线会随着腿部一同运动，不仅会影响机器人腿部的运动空间，而且极易造成油管泄露和管线挤压，增加了机器人维护的成本和负担。
另外，通过对现有液压驱动足式机器人腿部结构的实验发现，足底力直接作用在液压缸的缸杆上，在不确定的因素的影响下，足底力增大，液压缸缸杆上的力超出其强度极限，造成缸杆弯曲，无法完成伸缩动作。
发明内容
为克服现有液压驱动足式机器人腿部结构的不足，本发明提出一种面向液压驱动足式机器人的驱动、传感、管路和结构一体化腿。
为了实现上述目的，本发明的液压驱动足式机器人的驱动、传感、管路和结构一体化腿采用以下技术方案：
该一体化腿，包括大腿杆、壳体和小腿杆，大腿杆与壳体铰接，壳体和小腿杆铰接；壳体内设置有滑套和液压缸，液压缸的缸杆与滑套的一端铰接，小腿杆通过连杆与滑套连接，连杆的两端分别与滑套和小腿杆铰接。
所述液压缸的缸杆与滑套之间连接力传感器，力传感器的两端分别与缸杆和滑套较接。
所述液压缸与电液伺服阀连接，电液伺服阀安装到壳体的内部。
所述壳体内安装有位移传感器，以检测液压缸的缸杆及滑套的移动距离。
所述壳体内设置有穿线管，以穿入电气元件的供电线路。
所述大腿杆的内部设置有液压油路，该液压油路通过壳体与大腿杆之间的动密封与液压缸连接。
本发明腿部结构一体化的技术方案体现在液压缸和机械腿壳体一体化以及油路与机械腿壳体一体化两方面，主要为了实现液压驱动足式机器人腿部结构的一体化和轻量化以及解决外部油管泄露和管线挤压的问题。本发明将液压缸、电液伺服阀、位移传感器、力传感器集成安装到机械腿壳体内部形成一体化结构，电液伺服阀以及传感器的接线布置在机械腿的壳体内部管路中，并通过在关节处的管线接口进入下一腿部结构的壳体中，并最终通过侧摆关节的管路接口接入机器人的控制系统。本发明将液压系统的油路集成在机械腿壳体内部，无需机械腿外部油管，解决了液压油管渗漏的问题。
本发明液压缸的缸杆防冲击的技术方案是利用连杆将液压缸的缸杆和小腿连杆分离，防止足底力直接对液压缸的缸杆的冲击。当液压缸的缸杆移动时会带动滑套沿壳体滑动，此时，连杆带动小腿杆绕着小腿关节运动。
本发明实现了液压驱动足式机器人的驱动、传感和管路的结构一体化，具有以下特点：
1.减轻足底力对小腿液压缸的缸杆的冲击。
2.减轻了腿部结构的复杂程度和自身重量。
3.摆脱了液压系统复杂的油管和管路对机器人运动空间的影响。
4.解决了了液压油管泄露以及管路挤压的问题。
附图说明
图1是本发明液压驱动足式机器人驱动、传感、管路的结构一体化腿的整体结构示意图。
图2是本发明的纵向剖视图。
图3是本发明的主要油路所在平面剖视图。
图中：1.大腿杆，2.壳体，3.小腿杆，4.小腿关节，5.石墨滑套，6.电液伺服阀，7.液压缸，8.导线杆，9.穿线管，10.大腿关节，11.位移传感器，12.力传感器，13.第一铰轴，14.第二铰轴，15.金属连杆，16.第三铰轴，17.动密封，18.液压进油路，19.高压进油口，20.低压出油口，21.液压缸进油口，22.液压缸出油口，23.液压出油路。
具体实施方式
如图1所示，本发明面向液压驱动足式机器人提出的驱动、传感、管路、结构一体化腿，包括大腿杆1、壳体2和小腿杆3，大腿杆1与壳体2之间通过大腿关节10铰接，壳体2和小腿杆3之间通过小腿关节4铰接。
如图2所示，机械腿壳体2内设置有石墨滑套5，滑套5与机械腿壳体2为滑动连接，滑套5可在机械腿壳体2内滑动。机械腿壳体2内安装有液压缸7，液压缸7的缸杆连接力传感器12，力传感器12通过第一铰轴13与滑套5的一端铰接，第一铰轴13与滑套5为固定连接。小腿杆3与滑套5之间连接金属连杆15，连杆15的一端通过第二铰轴14与滑套5的另一端铰接，连杆15的另一端通过第三铰轴16与小腿杆3的上部铰接。第二铰轴14与滑套5为固定连接，第三铰轴16与小腿杆3为固定连接。当液压缸7的缸杆移动时会带动滑套5在壳体2内滑动，并推动连杆15移动，连杆15带动小腿杆3绕着小腿关节4转动。
上述结构通过连杆15将液压缸7的缸杆和小腿杆3分离开，避免了小腿杆3与液压缸7的缸杆的直接连接，减轻足底力对液压缸7缸杆的直接冲击。滑套5以高力黄铜作为基体，石墨做润滑剂油，具有高精度、耐磨损、耐高温、高负载、免维护的特点，适用于在负载较大的液压系统中使用。
液压缸7的进出油口与电液伺服阀6连接，机械腿壳体2内还安装有位移传感器11，以检测液压缸7的缸杆及滑套5的移动距离。参见图2，将液压缸7、电液伺服阀6、位移传感器11、力传感器12集成安装到机械腿壳体2的内部，构成一体化结构。电液伺服阀6以及传感器的接线布置在壳体2内部的穿线管9中，并通过在大腿关节10处的穿线管9的接口进入下一个腿部连杆结构的壳体中，并最终通过侧摆关节的管线接口接入机器人的控制系统中。
本发明将为液压缸7供油的液压系统油路集成在机械腿壳体2的内部。如图3所示，大腿杆1的内部设置有液压进油路18和液压出油路23，液压进油路18和液压出油路23端部为高压进油口19和低压出油口20。液压油通过高压进油口19进入大腿杆1内部的液压进油路18中，流经大腿关节10处的动密封17进入壳体2，最终作用在电液伺服阀6上，再由液压缸进油口21进入液压缸7，控制液压缸7的缸杆做伸缩运动。由液压缸出油口22排出的液压油通过低压回油路流经动密封17回到液压出油路23中，并最终通过低压出油口20返回到液压站中。在关节处采用动密封的结构可以机器人关节在旋转时仍然可以保持油路畅通，这样无需机械腿外部油管，解决了液压油管渗漏的问题。
整条腿由壳体2包裹，液压缸7与壳体2为一体化结构，油路和管线9集成到壳体2的内部，无外部的油管和管线。

Claims (6)

1.一种液压驱动足式机器人驱动、传感、管路的结构一体化腿，包括大腿杆、壳体和小腿杆，大腿杆与壳体铰接，壳体和小腿杆铰接；其特征是：壳体内设置有滑套和液压缸，液压缸的缸杆与滑套的一端铰接，小腿杆通过连杆与滑套连接，连杆的两端分别与滑套和小腿杆铰接。
2.根据权利要求1所述的液压驱动足式机器人驱动、传感、管路的结构一体化腿，其特征是：所述液压缸的缸杆与滑套之间连接力传感器，力传感器的两端分别与缸杆和滑套较接。
3.根据权利要求1所述的液压驱动足式机器人驱动、传感、管路的结构一体化腿，其特征是：所述液压缸与电液伺服阀连接，电液伺服阀安装到壳体的内部。
4.根据权利要求1所述的液压驱动足式机器人驱动、传感、管路的结构一体化腿，其特征是：所述壳体内安装有位移传感器。
5.根据权利要求1所述的液压驱动足式机器人驱动、传感、管路的结构一体化腿，其特征是：所述壳体内设置有穿线管。
6.根据权利要求1所述的液压驱动足式机器人驱动、传感、管路的结构一体化腿，其特征是：所述大腿杆的内部设置有液压油路，该液压油路通过壳体与大腿杆之间的动密封与液压缸连接。
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