[发明专利]将机械能转换为液压能的转换器和采用该转换器的机器人

说明书

技术领域

本发明涉及用于将机械能转换为液压能的转换器以及采用所述转换器的机器人。本发明可以特别用于制造拟人机器人，其中自主性可被改进。

背景技术

这样的机器人配备有致动机构，其允许机器人的不同部分被移动。这些机构将提供机械能的动力源例如电、液压或气动马达等连接至载荷。换言之，致动机构在马达和载荷之间传递机械动力。

致动机构的一项重要参数是其传动比，其被选择为使得载荷的名义工作点适合于马达的名义工作点。在一种已知的致动机构中，其中传动比是恒定的，例如由一组齿轮形成，传动比的选择局限于离散的值，并且改变传动比要求采用复杂的装置例如齿轮箱，以便改动传动比。现在，在机器人应用中，载荷的工作点通常是高可变性的。如果减速比是恒定的，则意味着马达必须为载荷最常被使用的条件而设定尺寸。

现在有允许传动比连续可变的装置，但它们都是复杂的并且通常性能较差。例如，带式减速器是已知的，其传动比基于马达的速度而借助于惯性质量而发生变化。

上面描述的致动装置庞大、重且复杂，这对于机器人应用是不利的。

另外，在上面描述的马达中，电马达仅在高速和低力矩时适用良好。在机器人应用中，相反的状况是常见的：低速和高力矩。在低速下使用电马达需要有高减速比，但这实现起来较为复杂。

已知在机器人应用中，中央液压动力单元被使用，其连接着不同的关节，这些关节由传输压力流体的管线驱动。当机器人包括大量的致动器，管线网络变得复杂。另外，液压动力单元必须向所有关节提供关节在接受最高程度的指令时所需的最大压力。

发明内容

本发明旨在克服上面描述的问题中的全部或一些，即提供一种致动机构，其将由马达供应的机械能转换为被载荷例如缸形式的载荷使用的液压能，以允许机器人的可移动部分被移动。可以理解，本发明并不局限于机器人领域。本发明适用于致动机构需要被最优化的任何领域。更确切地讲，本发明提供了用于将机械能转换为液压能的转换器，其可被分散化处理，换言之，与单一载荷相关。转换器则只供应载荷所需的液压动力。

为此，本发明的对象是用于将机械能转换为液压能的转换器，其包括：在机械能作用下绕第一轴线相对于壳体旋转的轴，包括绕第二轴线形成的穿孔的套毂，在穿孔中旋转的轴，这两条轴线相平行并且轴线之间的距离构成偏心距，至少两个活塞，每个活塞能够在轴的径向容置部中运动，容置部引导活塞，活塞被承载于穿孔，其特征在于，活塞的运动将液压流体进给到壳体的两个环形凹槽中，所述凹槽沿着围绕第一轴线的圆弧布置，液压能由这两个凹槽之间存在的流体压力差产生，并且，套毂能够沿着垂直于前两条轴线的第三轴线平移，以便在两个极限值之间改变偏心距的值，这两个极限值中的一个为正的、另一个为负的，从而产生凹槽中流体压力的颠倒，同时维持轴的相同旋转方向。

所述凹槽中的一个形成转换器的进口，另一个形成转换器的排口。凹槽之间流体压力颠倒具有在进口和排口之间切换凹槽的角色的作用，同时维持轴的相同旋转方向。

本发明的对象还有机器人，其包括多个借助液压能移动的彼此独立的关节，其特征在于，机器人还包括与独立的关节数量相同的根据本发明的转换器，每个转换器与一个关节相关联。

附图说明

通过阅读仅以示例的方式给出的一些备选实施方式的详细描述，本发明可被更好地理解，并且其它优点将被清楚地展现出来，该描述是借助于附图给出的，在附图中：

图1示出了根据本发明的一个实施方式的转换器的剖视图；

图2示出了实现为图1中的转换器泵送液压流体所需的各个元件；

图3示出了示于图2的各个元件的一种替代性实施方式；

图4示出了转换器的流体进口和排口孔口；

图5示出了用于改变转换器的偏心距的装置；

图6示出了转换器的阀的液压图；

图7a和7b示出了用于改变偏心距的装置的两个位置；

图8示出了转换器的第一替代性实施方式的分配器的液压图；

图9和10示出了图8中的分配器的一个实施方式；这两个图是沿着彼此垂直的平面所作的剖视图；

图11a至11g示出了第一实施方式的分配器的可移动部分的不同位置；

图12a和12b示出了转换器的第二替代性实施方式的两个分配器的液压图；

图13和14示出了图12a和12b中的分配器的一个实施方式；

图15a至15g示出了第二替代性实施方式的第一分配器的可移动部分的不同位置；

图16a和16b示出了的第二替代性实施方式的第二分配器的可移动部分不同位置。