[发明专利]机器人用液压作动器

说明书

本发明公开一种机器人用液压作动器，包括叶片式摆动液压马达，旋转编码器，伺服阀、高速三位四通电磁换向阀、减压阀、单向阀、蓄能器和两个压力传感器，所述的叶片摆动液压马达包括输出轴和两个分别独立密闭的缸体，每个所述的缸体内部延径向上半部为容腔，下半部为与缸体一体结构的定子，输出轴与两个缸体的轴向中心的定子表面凹槽转动连接，每个缸体内各有一叶片，所述的叶片的端面与缸体的内壁贴合接触，所述的叶片的径向表面能够与定子表面接触，所述的输出轴与两个叶片固定连接，本发明大大减小了能量消耗并且增加了瞬时出力，使得摆动关节可以瞬时获得更大的运动速度。

技术领域

本发明具体涉及一种机器人用液压作动器。

背景技术

摆动关节源于仿生，其为具有相对运动的杆件提供连接支撑并驱动两个连接的杆件做相对运动，类似于人类手臂、腿足等运动形式。摆动关节在机器人领域内被大量应用，如流水线上的机械臂、各种腿足类行走机器人(两足机器人、四足机器人等)，摆动关节作为上述机器人的最为基础的驱动单元，其性能直接决定着运动系统的运动性能，随着机器人面向更高速运动、更大承受负载、更高运动精度、更高抗干扰以及更高的续航能力等方向发展。更高速运动和更大承受负载对摆动关节提出的基本要求为高功率密度，即小体积小重量的摆动关节下能够实现更高功率的输出，直接表现为摆动关节可以输出更大的驱动力以及更大的运动速度；更高续航能力则意味着低耗能，低耗能意味着除去必要的做工能量外其余能量则尽量要更少地耗费，一方面式节能另外一方面是回收能量；更高抗干扰能力，表现为摆动关节可充分吸收来自外界的冲击并缓冲；更高运动精度则需要明确摆动缸基本运动状态以及其基本的动力学特性，即使用充分的集成传感器实时感知摆动关节的各种运动参数从而实现控制。

目前摆动关节驱动形式主要有电驱动和液压驱动两种，对于微型的关节还有各种新型驱动形式如压电材料驱动、形状记忆合金驱动等。其中电驱动突出一个比较明显的问题即其功率密度太低，且电机出力太小不能满足机器人高速高负载等方面的需求；液压驱动具有较高的功率密度特点，但传统的关节步足式机器人应用的液压驱动均为零散式液压元件而导致腿足关节有较多的安装部件且液压元件均为传统设计结构从而造成腿足关节重量较大，不利于机器人实现高速高负载高跳跃的目标并且传统的液压驱动的摆动关节没有实现冲击能量有效缓冲、冲击能量回收与存储、冲击能量可控释放和力迸发等对摆动关节有益的功能。

发明内容

基于以上不足之处，本发明的目的是提供一种机器人用液压作动器，解决目前摆动关节驱动不能够实现冲击缓冲、冲击能量吸收与存储、冲击能量可控再释放、力迸发的问题，并实现更高功率密度。

为了解决以上问题，本发明所采用的技术方案如下：一种机器人用液压作动器机构，包括叶片式摆动液压马达，旋转编码器，伺服阀、高速三位四通电磁换向阀、减压阀、单向阀、蓄能器和两个压力传感器，旋转编码器安装在叶片式摆动液压马达尾部，其特征在于：所述的叶片摆动液压马达包括输出轴和两个分别独立密闭的缸体，每个所述的缸体内部延径向上半部为容腔，下半部为与缸体一体结构的定子，所述的定子的两侧分别开有内油口，每个所述的内油口与其缸体上的一个油孔连通，输出轴与两个缸体的轴向中心的定子表面凹槽转动连接，输出轴的两端的外部通过轴承副与两个缸体的外部分别转动连接，两个缸体轴向紧密固定连接且互相密封，每个缸体内各有一叶片，所述的叶片的端面与缸体的内壁贴合接触，所述的叶片的径向表面能够与定子表面接触，所述的输出轴与两个叶片固定连接，两个所述的叶片延输出轴的径向相差180度，使得两个缸体的对角油腔同时为高压油腔或低压油腔，两个缸体分别为主缸和辅助缸，主缸的两个油孔分别通过两根管路与伺服阀的两个工作油口连接，每根管路上都安装有压力传感器，伺服阀的进油口通过管路与外部高压油口连接，伺服阀的回油口与外部低压油口连接；辅助缸的两个油孔分别与高速三位四通电磁换向阀的两个工作油口连接，高速三位四通电磁换向阀的进油口分别与蓄能器、单向阀的输出口连接，高速三位四通电磁换向阀的回油口与外部低压油口连接，单向阀的输入口与减压阀的输出口连接，减压阀的出入口分别与外部高压油口、伺服阀的高压油口连接；本机构各工况运行包括如下：