CN115892280A - 一种液压双足单腿 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压双足单腿。该液压双足单腿包括髋关节，髋关节的内侧设置有第一液压马达，第一液压马达连接有大腿液压缸，大腿液压缸的前端设置有管套，管套枢接有膝关节，膝关节的一端铰接有第一拉杆，第一拉杆的另一端铰接有滑座，滑座固接于大腿液压缸的伸缩端，膝关节的另一端铰接有小腿腿骨，小腿腿骨顶部两侧一体成型有第一凸台，第一凸台转动连接有限位板，限位板的另一端转动连接有与管套一体成型的第二凸台，小腿腿骨的底部设置有足部，小腿腿骨设置有驱使足部翻转的小腿液压缸，第一液压马达通过配油回路为大腿液压缸和小腿液压缸配油。本发明解决了现有技术整机质量大、控制线路排布复杂的问题。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种液压双足单腿。
背景技术
双足机器人是一种仿生类型的机器人，能够实现机器人的双足行走和相关动作。作为由机械控制的动态系统，双足机器人包含了丰富的动力学特性。在未来的生产、生活中，类人型双足行走机器人可以帮助人类解决很多问题，比如驮物、抢险等一系列危险或繁重的工作，都可以使用双足机器人来代替。
与电机、气动驱动方式相比，液压驱动可以使机器人具有更大的负载能力，并可在极短的时间内为机器人提供足够大的驱动力矩，满足机器人稳定控制和步行控制的需要。然而现有的双足液压驱动机械腿存在整机质量大、控制线路排布复杂等问题，不仅限制了机器人整机的运动能力，而且需要较大的驱动动力。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种降低整机质量、简化线路排布，从而提高机器人整机运动能力，降低驱动动力需求的液压双足单腿。
为实现上述目的，本发明液压双足单腿采用的技术方案是：
一种液压双足单腿，包括髋关节，髋关节的内侧设置有第一液压马达，第一液压马达连接有大腿液压缸，大腿液压缸的前端设置有管套，管套和大腿液压缸构成了大腿腿骨，第一液压马达驱使大腿腿骨前后摆动，管套枢接有膝关节，膝关节的一端铰接有第一拉杆，第一拉杆的另一端铰接有滑座，滑座固接于大腿液压缸的伸缩端，膝关节的另一端铰接有小腿腿骨，小腿腿骨顶部两侧一体成型有第一凸台，第一凸台转动连接有限位板，限位板的另一端转动连接有与管套一体成型的第二凸台，小腿腿骨的底部设置有足部，小腿腿骨设置有驱使足部翻转的小腿液压缸，所述第一液压马达通过配油回路为大腿液压缸和小腿液压缸配油。
优选的，所述配油回路包括两个开设于大腿液压缸缸体的第一环形油槽，第一环形油槽对应于第一液压马达的油口，环形油槽的底壁开设有第一油道，第一油道的另一端连通有第一支油道和第二支油道，第一支油道连接有安装于大腿液压缸缸体外侧壁的第一伺服阀，第一伺服阀通过第二油道连通至大腿液压缸的无杆腔，第一伺服阀通过第三油道连通至大腿液压缸的有杆腔，第二支油道连通有开设于管套的第四油道，所述第二凸台开设有与第四油道连通的第五油道，所述限位板开设有第六油道，第六油道的两侧连通有第二环形油槽，一侧的第二环形油槽与第五油道连通，另一侧的第二环形油槽连通有开设于第一凸台的第七油道，所述小腿腿骨开设有与第七油道连通的第八油道，小腿液压缸的缸体开设与第八油道连通的第九油道，第九油道的另一端连通有安装于小腿液压缸外侧壁的第二伺服阀，第二伺服阀通过第十油道连通至小腿液压缸的无杆腔，第二伺服阀通过第十一油道连通至小腿液压缸的有杆腔。
优选的，所述髋关节的外侧设置有第二液压马达，第二液压马达驱使髋关节左右摆动，髋关节开设有两个第十二油道，第二液压马达通过第十二油道为第一液压马达配油。
优选的，所述足部包括足底板，足底板的中部设置有一对第一耳板和一对第二耳板，第一耳板用于安装十字轴，足底板通过十字轴铰接于小腿腿骨的底部，第二耳板用于安装轴杆，轴杆的外侧套接有第二拉杆，第二拉杆的另一端与小腿液压缸的伸缩端枢接。
优选的，所述小腿腿骨的顶部两侧设置有第一滚轮，所述足底板的前部设置有第二滚轮。
优选的，所述大腿液压缸的伸缩杆外侧套接有安装板，安装板上安装有用于测量伸缩杆位移的传感器。
优选的，所述安装板设置有导向柱，大腿液压缸的缸体开设有与导向柱配合的导向孔。
优选的，所述管套内设置有套接在滑座外侧的直线轴承。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、大腿液压缸和管套构成了大腿腿骨，省去了传统腿部结构上大腿外部的框架结构，不仅方便大腿内部零件的安装，而且极大地减轻了腿部的质量，降低了驱动动力需求，有效地提高腿部响应速度。
2、组成配油回路的各油道开设于各零件的内部，无需借助外插软管输送液压油，既简化了结构，也保护输油通道不被破坏。
3、第一液压马达可驱使大腿腿骨前后摆动，第二液压马达可驱使髋关节左右摆动，大腿液压缸可驱使膝关节转动，小腿液压缸可驱使足部转动，均提高了机器人整机运动能力。
4、限位板既作为配油回路的枢纽，也限制小腿腿骨前后摆动时发生偏移，以避免小腿腿骨前后摆动出现卡滞现象。
5、第一、第二滚轮同时触地，方便搬运机器人。
附图说明
图1是一种液压双足单腿的结构示意图；
图2是一种液压双足单腿的剖视图；
图3是配油回路的工作示意图；
图4是大腿液压缸的剖视图；
图5是大腿液压缸的缸体的结构示意图；
图6是大腿液压缸的伸缩杆的结构示意图；
图7是管套的结构示意图；
图8是限位板的结构示意图；
图9是小腿腿骨的结构示意图；
图10是小腿液压缸缸体的结构示意图；
图11是髋关节的结构示意图；
图12是足部的结构示意图。
其中，1髋关节，11第一液压马达，12第二液压马达，13第十二油道，2大腿液压缸，21大腿液压缸的伸缩杆，211滑座，22安装板，221传感器，222导向柱，23大腿液压缸的缸体，231导向孔，232第一环形油槽，233第一油道，234第一支油道，235第二支油道，236第二油道，237第三油道，24管套，241直线轴承，242第二凸台，243第四油道，244第五油道，3膝关节，4第一拉杆，5小腿腿骨，51第一凸台，52第一滚轮，53第七油道，54第八油道，6限位板，61第六油道，62第二环形油槽，7足部，71足底板，72第一耳板，73第二耳板，74十字轴，75轴杆，76第二滚轮，8小腿液压缸，81第九油道，82第三支油道，83第四支油道，84第十油道，85第十一油道，9第二拉杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1-12所示，一种液压双足单腿，包括髋关节1，髋关节的内侧安装第一液压马达11，髋关节的外侧安装第二液压马达12，第二液压马达的输出轴与机身固接，第二液压马达驱使髋关节左右摆动，髋关节开设两个第十二油道13，第二液压马达通过第十二油道为第一液压马达配油，第一液压马达连接大腿液压缸2，大腿液压缸的伸缩杆21外侧套接安装板22，安装板上安装用于测量伸缩杆位移的传感器221，以方便进行液压控制和实验操作，安装板安装与传感器平行的导向柱222，大腿液压缸的缸体23开设与导向柱配合的导向孔231，从而保证传感器位移数据测量的精确性，大腿液压缸的前端固接管套24，管套和大腿液压缸构成了大腿腿骨，第一液压马达驱使大腿腿骨前后摆动，管套枢接膝关节3，膝关节的一端铰接第一拉杆4，第一拉杆的另一端铰接滑座211，滑座固接于大腿液压缸的伸缩端，管套内安装套接在滑座外侧的直线轴承241，保证滑座移动动作流畅，膝关节的另一端铰接小腿腿骨5，小腿腿骨顶部两侧一体成型第一凸台51，第一凸台转动连接限位板6，限位板的另一端转动连接与管套一体成型的第二凸台242，限位板限制小腿腿骨前后摆动时发生偏移，以避免小腿腿骨前后摆动出现卡滞现象，小腿腿骨的底部布置足部7，小腿腿骨的前侧安装驱使足部翻转的小腿液压缸8，小腿液压缸为双腔双伸缩杆液压缸，足部包括足底板71，足底板的中部安装一对第一耳板72和一对第二耳板73，第一耳板用于安装十字轴74，足底板通过十字轴铰接于小腿腿骨的底部，第二耳板用于安装轴杆75，轴杆的外侧套接两个第二拉杆9，第二拉杆的另一端对应与小腿液压缸的伸缩端枢接，小腿腿骨的顶部两侧安装第一滚轮52，足底板的前部安装一个第二滚轮76，第一、第二滚轮同时触地，方便搬运机器人，第一液压马达通过配油回路为大腿液压缸和小腿液压缸配油，配油回路包括两个开设于大腿液压缸缸体的第一环形油槽232，第一环形油槽对应于第一液压马达的油口，环形油槽的底壁开设第一油道233，第一油道的另一端连通第一支油道234和第二支油道235，第一支油道连接安装于大腿液压缸缸体外侧壁的第一伺服阀(未画出)，第一伺服阀通过第二油道236连通至大腿液压缸的无杆腔，第一伺服阀通过第三油道237连通至大腿液压缸的有杆腔，第二支油道连通开设于管套的第四油道243，第二凸台开设与第四油道连通的第五油道244，限位板开设第六油道61，第六油道的两侧连通第二环形油槽62，上侧的第二环形油槽与第五油道连通，下侧的第二环形油槽连通开设于第一凸台的第七油道53，小腿腿骨开设与第七油道连通的第八油道54，小腿液压缸开设与第八油道连通的第九油道81，第九油道的另一端连通第三支油道82和第四支油道83，第三支油道和第四支油道分别连通安装于小腿液压缸外侧壁的第二伺服阀(未画出)，第一、第二伺服阀均采用HY130伺服阀，第二伺服阀通过第十油道84连通至小腿液压缸的无杆腔，第二伺服阀通过第十一油道85连通至小腿液压缸的有杆腔。
一种液压双足单腿的具体工作过程与原理：第一液压马达先驱使大腿腿骨向前摆动，然后不断将液压油输送至靠外侧的第一环形油槽，液压油进入外侧的第一油道，并在该第一油道的另一端部进行分流，流入外侧的第一支油道的液压油经第一伺服阀、第三油道进入大腿液压缸的有杆腔，大腿液压缸的伸缩杆缩回，第一拉杆回退时驱使膝关节转动，小腿腿骨随之向前摆动，同时流入处在外侧的第二支油道的液压油经处在外侧的第四、第五油道流入处在限位板上侧的第二环形油槽内，第六油道将液压油导入处在限位板下侧的第二环形油槽内，液压油经第七油道进入处在后侧的第八油道，并在第八油道的下端进行分流，即分别通过处在后侧的第三、第四支油道流向小腿腿骨的左右两侧，再分别由第二伺服阀经第十油道流入小腿液压缸对应的有杆腔内，小腿液压缸的伸缩杆缩回，第二拉杆拉动足底板，足底板的前端向上翻转，同时小腿液压缸两个无杆腔内的液压油分别经第九油道流出，第二伺服阀将回油导入处在前侧的第三、第四支油道，并在处在前侧的第八油道的下端汇集，回油向上回流至处在内侧的第二支油道内，与从大腿液压缸无杆腔流出的回油汇集于第一油道的下端，并经第一油道回流至处在内侧的第一环形油槽内，最终回流至油源处。大腿液压缸和小腿液压缸动作相反时，则液压油的流向相反。本发明简化了传统腿部的结构，极大地减轻了腿部整机的质量，降低了驱动动力需求，有效地提高了腿部响应速度，并将配油回路隐形化，简化线路排布，提高了机器人整机运动能力。
Claims (8)
1.一种液压双足单腿，其特征在于：包括髋关节，髋关节的内侧设置有第一液压马达，第一液压马达连接有大腿液压缸，大腿液压缸的前端设置有管套，管套和大腿液压缸构成了大腿腿骨，第一液压马达驱使大腿腿骨前后摆动，管套枢接有膝关节，膝关节的一端铰接有第一拉杆，第一拉杆的另一端铰接有滑座，滑座固接于大腿液压缸的伸缩端，膝关节的另一端铰接有小腿腿骨，小腿腿骨顶部两侧一体成型有第一凸台，第一凸台转动连接有限位板，限位板的另一端转动连接有与管套一体成型的第二凸台，小腿腿骨的底部设置有足部，小腿腿骨设置有驱使足部翻转的小腿液压缸，所述第一液压马达通过配油回路为大腿液压缸和小腿液压缸配油。
2.根据权利要求1所述的液压双足单腿，其特征在于：所述配油回路包括两个开设于大腿液压缸缸体的第一环形油槽，第一环形油槽对应于第一液压马达的油口，环形油槽的底壁开设有第一油道，第一油道的另一端连通有第一支油道和第二支油道，第一支油道连接有安装于大腿液压缸缸体外侧壁的第一伺服阀，第一伺服阀通过第二油道连通至大腿液压缸的无杆腔，第一伺服阀通过第三油道连通至大腿液压缸的有杆腔，第二支油道连通有开设于管套的第四油道，所述第二凸台开设有与第四油道连通的第五油道，所述限位板开设有第六油道，第六油道的两侧连通有第二环形油槽，一侧的第二环形油槽与第五油道连通，另一侧的第二环形油槽连通有开设于第一凸台的第七油道，所述小腿腿骨开设有与第七油道连通的第八油道，小腿液压缸的缸体开设与第八油道连通的第九油道，第九油道的另一端连通有安装于小腿液压缸外侧壁的第二伺服阀，第二伺服阀通过第十油道连通至小腿液压缸的无杆腔，第二伺服阀通过第十一油道连通至小腿液压缸的有杆腔。
3.根据权利要求1所述的液压双足单腿，其特征在于：所述髋关节的外侧设置有第二液压马达，第二液压马达驱使髋关节左右摆动，髋关节开设有两个第十二油道，第二液压马达通过第十二油道为第一液压马达配油。
4.根据权利要求1所述的液压双足单腿，其特征在于：所述足部包括足底板，足底板的中部设置有一对第一耳板和一对第二耳板，第一耳板用于安装十字轴，足底板通过十字轴铰接于小腿腿骨的底部，第二耳板用于安装轴杆，轴杆的外侧套接有第二拉杆，第二拉杆的另一端与小腿液压缸的伸缩端枢接。
5.根据权利要求4所述的液压双足单腿，其特征在于：所述小腿腿骨的顶部两侧设置有第一滚轮，所述足底板的前部设置有第二滚轮。
6.根据权利要求1所述的液压双足单腿，其特征在于：所述大腿液压缸的伸缩杆外侧套接有安装板，安装板上安装有用于测量伸缩杆位移的传感器。
7.根据权利要求6所述的液压双足单腿，其特征在于：所述安装板设置有导向柱，大腿液压缸的缸体开设有与导向柱配合的导向孔。
8.根据权利要求1所述的液压双足单腿，其特征在于：所述管套内设置有套接在滑座外侧的直线轴承。
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