CN110821900A - 机器人二次调节液压移动平台 - Google Patents

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Abstract

一种机器人二次调节液压移动平台主要包括车轮、平台本体、电磁制动器、转向机构和二次调节液压驱动装置等，转向机构为平行四杆转向机构，通过控制比例换向阀的输入电流，调节转向油缸活塞杆的伸缩长度，实现平台的转向；两个二次元件通过减速器分别驱动两个后轮，调节二次元件分别处在液压马达或液压泵工况，来驱动平台运动或回收其制动动能和坡道重力能，储存在蓄能器中，用于移动平台的起动、加速和爬坡运动；本发明适合在野外、高速、大负载的工况下工作，移动平台承载大、牵引能力强；能够实现能量的回收与再利用，大大减少了移动平台的装机功率。

Description

机器人二次调节液压移动平台
技术领域
本发明涉及一种机器人移动平台，具体是一种机器人二次调节液压移动平台。
背景技术
移动平台是机器人的载体，目前移动平台通常采用电驱动方式，例如国外的明电舍、国内的新松移动平台都是电机驱动，移动平台操纵、控制性能较好，但大多只适用于室内环境工作，普适性较差，且移动速度低，机动越野性及承载牵引能力不足，不适用于高速、大负载的工况。
液压传动以其传动平稳、调速方便、功率质量比大、承载牵引能力强等优点，在工程领域得到了广泛的应用，成为机械传动领域中重要传动形式之一。二次调节静液传动技术是一种新型的液压传动技术，在恒压网络中采用二次元件实现机械能、重力势能与液压能相互转换的调节技术，通过改变二次元件的排量，实现对负载转矩或转速的调节，通过改变二次元件油流方向（过零点），使二次元件既可在“液压马达”工况工作，又可在“液压泵”工况工作。当二次元件工作于液压马达工况时，液压能转换为机械能，向移动平台输出功率，驱动平台运动；当二次元件工作于液压泵工况，回收平台的制动动能和坡道重力势能，并转换为液压能储存在蓄能器中，用于移动平台的起动、加速和爬坡运动，实现节能降耗。
发明内容
本发明的目的在于克服背景技术中电驱动方式的不足，提供一种采用二次调节静液传动技术的节能型机器人液压移动平台，可工作于野外、高速、大负载的工况，实现能量再生，且降低了移动平台的装机功率。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案：
一种机器人二次调节液压移动平台，包括左前车轮、左前电磁制动器、前挡板、左前轮支撑板、连杆、油缸支座、油箱、电机、转向油缸、电机支座、变量泵、右前电磁制动器、右前车轮、右前轮支撑板、比例换向阀、减压阀、溢流阀、单向阀、右后车轮、右后电磁制动器、右侧板、右后减速器、右后变量装置、右后二次元件、右后二次元件支座、后挡板、蓄能器支座、蓄能器、左后二次元件支座、左后变量装置、左后二次元件、左后减速器、左侧板、左后电磁制动器、左后车轮、底板、上盖板；左前车轮的车轮轴通过左前电磁制动器）与左前轮支撑板连接，左前电磁制动器安装在平台本体的左侧板上，右前车轮的车轮轴通过右前电磁制动器与右前轮支撑板连接，右前电磁制动器安装在移动平台本体的右侧板上，右后车轮通过右后电磁制动器安装在右后减速器的输出轴上，右后电磁制动器安装在平台本体的右侧板的外侧面上，右后减速器安装在平台本体的右侧板的内侧面上，左后车轮通过左后电磁制动器安装在左后减速器的输出轴上，左后电磁制动器安装在平台本体的左侧板的外侧面上，左后减速器安装在平台本体的左侧板的内侧面上；前挡板、右侧板、后挡板、左侧板、底板、上盖板构成移动平台的本体，前挡板、右侧板、后挡板、左侧板与底板之间焊接在一起，与上盖板通过螺栓联接；左前轮支撑板、连杆、转向油缸、比例换向阀、右前轮支撑板构成移动平台的转向机构，转向油缸的缸体尾部与油缸支座通过圆柱销连接，油缸支座通过螺栓固定在移动平台本体的底板上，转向油缸的活塞杆顶端与右前轮支撑板通过圆柱销连接，比例换向阀安装在油箱上，左前轮支撑板一端与左前车轮的车轮轴连接，另一端与连杆的左端通过圆柱销连接，右前轮支撑板的一端与右前车轮的车轮轴连接，另一端与连杆的右端通过圆柱销连接，构成平行四边形的转向机构；油箱、电机、变量泵、减压阀、溢流阀、单向阀、右后减速器、右后变量装置、右后二次元件、蓄能器、左后变量装置、左后二次元件、左后减速器构成移动平台的二次调节液压驱动装置，油箱用螺栓固定在平台本体底板上，电机和变量泵安装在电机支座上，电机支座固定在油箱上，减压阀、溢流阀、单向阀安装在油箱上，右后伺服阀、右后变量油缸构成右后变量装置，右后变量装置安装在右后二次元件上，右后二次元件通过右后二次元件支座安装在平台本体底板上，右后二次元件的输出轴与右后减速器的输入轴连接，左后伺服阀、左后变量油缸构成左后变量装置，左后变量装置安装在左后二次元件上，左后二次元件通过左后二次元件支座安装在平台本体底板上，左后二次元件的输出轴与左后减速器的输入轴连接；蓄能器通过蓄能器支座安装在平台本体底板上；变量泵、单向阀、溢流阀构成恒压油源。
本发明与现有技术相比，所产生的有益效果是：
可工作于野外、高速、大负载的工况；转向灵活、机动越野性好、承载大、牵引能力强；能够实现移动平台制动动能和坡道重力势能能量的回收与再利用；液压蓄能器能量密度高，输出功率大，能提供较大的起动、制动扭矩，大大减少了移动平台的装机功率。
（四）附图说明
图1 是机器人二次调节液压移动平台结构示意图；
图2 是机器人二次调节液压移动平台A—A视图；
图3 是机器人二次调节液压移动平台液压系统原理图；
图中：1.左前车轮，2.左前电磁制动器，3.前挡板，4.左前轮支撑板，5.连杆，6.油缸支座，7.油箱，8.电机，9.转向油缸，10.电机支座，11.变量泵，12.右前电磁制动器，13.右前车轮，14.右前轮支撑板，15.比例换向阀，16.减压阀，17.溢流阀，18.单向阀，19.右后车轮，20.右后电磁制动器，21.右侧板，22.右后减速器，23.右后变量装置，24.右后二次元件，25.右后二次元件支座，26.后挡板，27.蓄能器支座，28.蓄能器，29.左后二次元件支座，30.左后变量装置，31.左后二次元件，32.左后减速器，33.左侧板，34.左后电磁制动器，35.左后车轮，36.底板，37.上盖板。
（五）具体实施方式
下面结合附图1、2、3和实施例对本发明进一步说明。
如图1、2、3所示，本发明包括左前车轮1、左前电磁制动器2、前挡板3、左前轮支撑板4、连杆5、油缸支座6、油箱7、电机8、转向油缸9、电机支座10、变量泵11、右前电磁制动器12、右前车轮13、右前轮支撑板14、比例换向阀15、减压阀16、溢流阀17、单向阀18、右后车轮19、右后电磁制动器20、右侧板21、右后减速器22、右后变量装置23、右后二次元件24、右后二次元件支座25、后挡板26、蓄能器支座27、蓄能器28、左后二次元件支座29、左后变量装置30、左后二次元件31、左后减速器32、左侧板33、左后电磁制动器34、左后车轮35、底板36、上盖板37等。左前车轮1的车轮轴通过左前电磁制动器2与左前轮支撑板4连接，左前电磁制动器2安装在平台本体的左侧板33上，右前车轮13的车轮轴通过右前电磁制动器12与右前轮支撑板14连接，右前电磁制动器12安装在移动平台本体的右侧板21上，右后车轮19通过右后电磁制动器20安装在右后减速器22的输出轴上，右后电磁制动器20安装在平台本体的右侧板21的外侧面上，右后减速器22安装在平台本体的右侧板21的内侧面上，左后车轮35通过左后电磁制动器34安装在左后减速器32的输出轴上，左后电磁制动器34安装在平台本体的左侧板33的外侧面上，左后减速器32安装在平台本体的左侧板33的内侧面上。前挡板3、右侧板21、后挡板26、左侧板33、底板36、上盖板37等构成移动平台的本体；前挡板3、右侧板21、后挡板26、左侧板33与底板36之间焊接在一起，与上盖板37通过螺栓联接。左前轮支撑板4、连杆5、转向油缸9、比例换向阀15、右前轮支撑板14等构成移动平台的转向机构，转向油缸9的缸体尾部与油缸支座6通过圆柱销连接，转向油缸9的缸体尾部可绕油缸支座6转动，油缸支座6通过螺栓固定在移动平台本体的底板34上，转向油缸9的活塞杆顶端与右前轮支撑板14通过圆柱销连接，比例换向阀15控制转向油缸9活塞杆的伸缩，比例换向阀15安装在油箱7上，左前轮支撑板4一端与左前车轮1的车轮轴连接，另一端与连杆5的左端通过圆柱销连接，右前轮支撑板14的一端与右前车轮13的车轮轴连接，另一端与连杆5的右端通过圆柱销连接，构成平行四边形的转向机构。油箱7、电机8、变量泵11、减压阀16、溢流阀17、单向阀18、右后减速器22、右后变量装置23、右后二次元件24、蓄能器28、左后变量装置30、左后二次元件31、左后减速器32等构成移动平台的二次调节液压驱动装置；油箱7用螺栓固定在平台本体底板36上，电机8和变量泵11安装在电机支座10上，电机支座10固定在油箱7上，减压阀16、溢流阀17、单向阀18安装在油箱7上；右后伺服阀23-1、右后变量油缸23-2等构成右后变量装置23，右后变量装置23安装在右后二次元件24上，右后二次元件24通过右后二次元件支座25安装在平台本体底板36上，右后二次元件24的输出轴与右后减速器22的输入轴连接，左后伺服阀30-1、左后变量油缸30-2等构成左后变量装置30；左后变量装置30安装在左后二次元件31上，左后二次元件31通过左后二次元件支座29安装在平台本体底板36上，左后二次元件31的输出轴与左后减速器32的输入轴连接；蓄能器28通过蓄能器支座27安装在平台本体底板36上；变量泵11、单向阀18、溢流阀17等构成恒压油源。
本发明的工作原理如下：
开始工作时，电机8驱动变量泵11工作，向蓄能器28充油。
当移动平台起动、加速、运动时，控制器发出控制指令给右后伺服阀23-1和左后伺服阀30-1，分别控制右后变量油缸23-2和左后变量油缸30-2活塞杆的伸缩，调节右后二次元件24和左后二次元件31过零点处在液压马达工况工作，此时，蓄能器28中储存的高压油释放出来，与变量泵11共同向右后二次元件24和左后二次元件31供油，驱动移动平台运动。
当移动平台转向时，控制器发出控制指令给比例换向阀12，控制转向油缸10活塞杆的伸出和缩回，通过平行四边形的转向机构使车轮转动，实现移动平台转向。工作中，通过调节比例换向阀15输入电流的方向和大小，来控制转向油缸9活塞杆的伸、缩长度，从而调节左前车轮1和右前车轮13的转弯方向及转角大小。
当移动平台开始制动或下长坡道时，控制器发出控制信号给右后伺服阀23-1和左后伺服阀30-1，分别控制右后变量油缸23-2和左后变量油缸30-2活塞杆的伸缩，调节右后二次元件24和左后二次元件31过零点处在液压泵工况工作，右后二次元件24和左后二次元件31在平台惯性动能或重力势能的作用下，输出高压油流向并储存蓄能器28中，向系统回馈能量，为下一次移动平台的起动、加速、爬坡运动提供能量。当右后二次元件24和左后二次元件31转速降低到设定值或平台速度降到较低值时，控制器发出控制信号给左前电磁制动器2、右前电磁制动器12、左后电磁制动器34、右后电磁制动器20，移动平台进行制动。当移动平台需要紧急制动时，不经制动能量和重力势能的回收过程，直接制动。
工作中，可调节右后二次元件24和左后二次元件31的排量大小，来适应移动平台的工况变化。

Claims (1)

1.一种机器人二次调节液压移动平台，包括左前车轮（1）、左前电磁制动器（2）、前挡板（3）、左前轮支撑板（4）、连杆（5）、油缸支座（6）、油箱（7）、电机（8）、转向油缸（9）、电机支座（10）、变量泵（11）、右前电磁制动器（12）、右前车轮（13）、右前轮支撑板（14）、比例换向阀（15）、减压阀（16）、溢流阀（17）、单向阀（18）、右后车轮（19）、右后电磁制动器（20）、右侧板（21）、右后减速器（22）、右后变量装置（23）、右后二次元件（24）、右后二次元件支座（25）、后挡板（26）、蓄能器支座（27）、蓄能器（28）、左后二次元件支座（29）、左后变量装置（30）、左后二次元件（31）、左后减速器（32）、左侧板（33）、左后电磁制动器（34）、左后车轮（35）、底板（36）、上盖板（37）；其特征在于：左前车轮（1）的车轮轴通过左前电磁制动器（2）与左前轮支撑板（4）连接，左前电磁制动器（2）安装在平台本体的左侧板(33)上，右前车轮（13）的车轮轴通过右前电磁制动器（12）与右前轮支撑板（14）连接，右前电磁制动器（12）安装在移动平台本体的右侧板(21)上，右后车轮（19）通过右后电磁制动器（20）安装在右后减速器（22）的输出轴上，右后电磁制动器（20）安装在平台本体的右侧板(21)的外侧面上，右后减速器（22）安装在平台本体的右侧板(21)的内侧面上，左后车轮（35）通过左后电磁制动器（34）安装在左后减速器（32）的输出轴上，左后电磁制动器（34）安装在平台本体的左侧板(33)的外侧面上，左后减速器（32）安装在平台本体的左侧板（33）的内侧面上；前挡板（3）、右侧板（21）、后挡板（26）、左侧板（33）、底板（36）、上盖板（37）构成移动平台的本体，前挡板（3）、右侧板（21）、后挡板（26）、左侧板（33）与底板（36）之间焊接在一起，与上盖板（37）通过螺栓联接；左前轮支撑板（4）、连杆（5）、转向油缸（9）、比例换向阀（15）、右前轮支撑板（14）构成移动平台的转向机构，转向油缸（9）的缸体尾部与油缸支座（6）通过圆柱销连接，油缸支座（6）通过螺栓固定在移动平台本体的底板（34）上，转向油缸（9）的活塞杆顶端与右前轮支撑板（14）通过圆柱销连接，比例换向阀（15）安装在油箱（7）上，左前轮支撑板（4）一端与左前车轮（1）的车轮轴连接，另一端与连杆（5）的左端通过圆柱销连接，右前轮支撑板（14）的一端与右前车轮（13）的车轮轴连接，另一端与连杆（5）的右端通过圆柱销连接，构成平行四边形的转向机构；油箱（7）、电机（8）、变量泵（11）、减压阀（16）、溢流阀（17）、单向阀（18）、右后减速器（22）、右后变量装置（23）、右后二次元件（24）、蓄能器（28）、左后变量装置（30）、左后二次元件（31）、左后减速器（32）构成移动平台的二次调节液压驱动装置，油箱（7）用螺栓固定在平台本体底板（36）上，电机（8）和变量泵（11）安装在电机支座（10）上，电机支座（10）固定在油箱（7）上，减压阀（16）、溢流阀（17）、单向阀（18）安装在油箱（7）上，右后伺服阀（23-1）、右后变量油缸（23-2）构成右后变量装置（23），右后变量装置（23）安装在右后二次元件（24）上，右后二次元件（24）通过右后二次元件支座（25）安装在平台本体底板（36）上，右后二次元件（24）的输出轴与右后减速器（22）的输入轴连接，左后伺服阀（30-1）、左后变量油缸（30-2）构成左后变量装置（30），左后变量装置（30）安装在左后二次元件（31）上，左后二次元件（31）通过左后二次元件支座（29）安装在平台本体底板（36）上，左后二次元件（31）的输出轴与左后减速器（32）的输入轴连接；蓄能器（28）通过蓄能器支座（27）安装在平台本体底板（36）上；变量泵（11）、单向阀（18）、溢流阀（17）构成恒压油源。
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