CN211648382U - 一种机械臂的智能泵动力匹配系统 - Google Patents

Abstract

一种机械臂的智能泵动力匹配系统。其包括智能泵VPVS控制单元、智能泵驱动电机转速控制单元、智能泵变量机构控制单元、伺服电机单元和智能泵单元；本实用新型效果：采用伺服电机+智能泵+出口功率闭环控制为系统提供动力，智能泵VPVS控制单元接收上位机发出的多执行机构运动速度信号，综合给出智能泵斜盘控制角度、伺服电机转速，并通过智能泵传感器组件反馈实际状态，能根据实际负载的不同自动调节智能泵转速和排量，实现负载柔性控制；通过EHA‑VSVP双PID复合控制方式，在保证系统输出压力与最大负载压力相匹配同时，提供与各执行机构速度相匹配的流量输出，达到最优负载匹配性能；采用本技术效率比未采用该技术提高10％。

Description

一种机械臂的智能泵动力匹配系统

技术领域

本实用新型属于机械臂液压系统技术领域，特别是涉及一种机械臂的智能泵动力匹配系统。

背景技术

近年来，重载机械臂在全球工业领域中的重型工件搬运、装配以及重型装备的维护作业等方面愈发呈现出不可替代的作用，在矿山冶金、航空航天等领域更是成为大负载作业效率提升、生产安全保障、人工成本降低等重大需求的核心必备装备。

重载机械臂可替代人工完成换作业过程中几乎全部的繁重危险工作。工作效率高，人/机安全有保障。因此受到大众青睐，发展前途良好。

国内外也普遍缺乏领域相关的高性能大负载特种机器人，其集成、制造与测试一体化解决方案极为匮乏，相关研究极为不足。液压重载机械臂中的液压驱动伺服控制、动力匹配等关键技术尚未取得突破，使得机械臂位置精度、输出力精度、速度精度无法达到要求，效率不高，严重制约了液压重载机械臂的研发与应用。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种高效率、低耗能、能够实现负载柔性控制的机械臂的智能泵动力匹配系统。

为了达到上述目的，本实用新型提供的机械臂的智能泵动力匹配系统包括：智能泵VPVS控制单元、智能泵驱动电机转速控制单元、智能泵变量机构控制单元、伺服电机单元和智能泵单元；智能泵VPVS控制单元用于接收上位机的调节指令，通过运算综合给出伺服电机和智能泵的调节量；智能泵VPVS控制单元分别与智能泵驱动电机转速控制单元和智能泵变量机构控制单元连接，用于传递其各自的调节信号，通信方式为485通信；智能泵驱动电机转速控制单元与伺服电机单元连接，用于向伺服电机单元发送转速扭矩调节信号和接收转速扭矩反馈信号；智能泵变量机构控制单元与智能泵单元连接，用于向智能泵单元发送压力流量调节信号和接收压力流量反馈信号；伺服电机单元与智能泵单元连接，用于驱动智能泵单元，从而向系统执行机构提供响应快速、流量稳定的液压油；智能泵单元出口装有压力传感器，并与智能泵VPVS控制单元连接，用于向智能泵VPVS控制单元反馈智能泵单元出口的压力检测值，智能泵VPVS控制单元通过压力检测值来检测系统执行机构是否得到要求的液压油，如果没有的话将继续向其子控制单元发出调节信号；智能泵单元与机械臂执行机构连接。

所述的上位机为人工控制装置，其作用为向智能泵VPVS控制单元发送操控指令，智能泵VPVS控制单元与上位机的通信方式为485通信。

所述的伺服电机单元由两个伺服电机构成。

所述的智能泵单元由两个斜盘式轴向柱塞泵构成。

与现有技术相比，本实用新型提供的机械臂的智能泵动力匹配系统具有以下有益效果：

1、本实用新型采用伺服电机+智能泵+出口功率闭环控制为系统提供动力，智能泵VPVS控制单元接收上位机发出的多执行机构运动速度信号，综合给出智能泵斜盘控制角度、伺服电机转速，并通过智能泵传感器组件反馈实际状态，能够根据实际负载的不同自动调节智能泵的转速和排量，实现负载柔性控制；

2、通过EHA(电动静液压执行器)-VSVP双PID复合控制的控制方式，在保证系统输出压力与最大负载压力相匹配的同时，提供与各执行机构的速度相匹配的流量输出，达到最优的负载匹配性能；

3、采用本实用新型的智能泵动力匹配技术后效率比未采用该技术提高10％。

附图说明

图1为本实用新型提供的机械臂的智能泵动力匹配系统控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的机械臂的智能泵动力匹配系统进行详细说明。

如图1所示，本实用新型提供的机械臂的智能泵动力匹配系统包括：

智能泵VPVS控制单元1、智能泵驱动电机转速控制单元(VS)2、智能泵变量机构控制单元(VP)3(VPVS为对智能泵驱动电机转速控制单元2和智能泵变量机构控制单元的统称)、伺服电机单元4和智能泵单元5；智能泵VPVS控制单元1用于接收上位机的调节指令，通过运算综合给出伺服电机和智能泵的调节量；智能泵VPVS控制单元1分别与智能泵驱动电机转速控制单元2和智能泵变量机构控制单元3连接，用于传递其各自的调节信号，通信方式为485通信；智能泵驱动电机转速控制单元2与伺服电机单元4连接，用于向伺服电机单元4发送转速扭矩调节信号和接收转速扭矩反馈信号；智能泵变量机构控制单元3与智能泵单元5连接，用于向智能泵单元5发送压力流量调节信号和接收压力流量反馈信号；伺服电机单元4与智能泵单元5连接，用于驱动智能泵单元5，从而向系统执行机构提供响应快速、流量稳定的液压油；智能泵单元5出口装有压力传感器，并与智能泵VPVS控制单元1连接，用于向智能泵VPVS控制单元1反馈智能泵单元5出口的压力检测值，智能泵VPVS控制单元1通过压力检测值来检测系统执行机构是否得到要求的液压油，如果没有的话将继续向其子控制单元发出调节信号；智能泵单元5与机械臂执行机构连接。

所述的上位机为人工控制装置，其作用为向智能泵VPVS控制单元1发送操控指令，智能泵VPVS控制单元1与上位机的通信方式为485通信。

所述的智能泵VPVS控制单元1为控制机构，在收到动作指令后通过计算，得出最佳的智能泵斜盘控制角度和伺服电机转速，智能泵驱动电机转速控制单元2为伺服电机控制器，用于控制伺服电机转速，智能泵变量机构控制单元3为控制机构，通过控制智能泵中伺服活塞从而控制智能泵斜盘角度，伺服电机单元4由两个伺服电机构成，智能泵单元5由两个斜盘式轴向柱塞泵构成.

本实用新型采用伺服电机+智能泵+出口功率闭环控制为系统提供动力，智能泵VPVS控制单元1接收上位机发出的多执行机构运动速度信号，综合给出智能泵单元5的斜盘控制角度和伺服电机单元4的转速，并通过智能泵传感器组件反馈实际状态，能够根据实际负载的不同自动调节智能泵单元5的转速和排量，实现负载柔性控制；通过EHA(电动静液压执行器)-VSVP双PID复合控制，在保证系统输出压力与最大负载压力相匹配的同时，提供与各执行机构的速度相匹配的流量输出，达到最优的负载匹配性能；采用本实用新型的智能泵动力匹配技术后效率比未采用该技术提高10％。

Claims (4)

1.一种机械臂的智能泵动力匹配系统，其特征在于：所述的机械臂的智能泵动力匹配系统包括：

智能泵VPVS控制单元(1)、智能泵驱动电机转速控制单元(2)、智能泵变量机构控制单元(3)、伺服电机单元(4)和智能泵单元(5)；智能泵VPVS控制单元(1)用于接收上位机的调节指令，通过运算综合给出伺服电机和智能泵的调节量；智能泵VPVS控制单元(1)分别与智能泵驱动电机转速控制单元(2)和智能泵变量机构控制单元(3)连接，用于传递其各自的调节信号，通信方式为485通信；智能泵驱动电机转速控制单元(2)与伺服电机单元(4)连接，用于向伺服电机单元(4)发送转速扭矩调节信号和接收转速扭矩反馈信号；智能泵变量机构控制单元(3)与智能泵单元(5)连接，用于向智能泵单元(5)发送压力流量调节信号和接收压力流量反馈信号；伺服电机单元(4)与智能泵单元(5)连接，用于驱动智能泵单元(5)，从而向系统执行机构提供响应快速、流量稳定的液压油；智能泵单元(5)出口装有压力传感器，并与智能泵VPVS控制单元(1)连接，用于向智能泵VPVS控制单元(1)反馈智能泵单元(5)出口的压力检测值，智能泵VPVS控制单元(1)通过压力检测值来检测系统执行机构是否得到要求的液压油，如果没有的话将继续向其子控制单元发出调节信号；智能泵单元(5)与机械臂执行机构连接。

2.根据权利要求1所述的机械臂的智能泵动力匹配系统，其特征在于：所述的上位机为人工控制装置，其作用为向智能泵VPVS控制单元(1)发送操控指令，智能泵VPVS控制单元(1)与上位机的通信方式为485通信。

3.根据权利要求1所述的机械臂的智能泵动力匹配系统，其特征在于：所述的伺服电机单元(4)由两个伺服电机构成。

4.根据权利要求1所述的机械臂的智能泵动力匹配系统，其特征在于：所述的智能泵单元(5)由两个斜盘式轴向柱塞泵构成。

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