[发明专利]一种液压串联弹性驱动机构及测试其的实验平台

说明书

本发明属于液压伺服控制领域，并公开了一种液压串联弹性驱动机构，包括底板及液压缸和弹性单元，所述液压缸的输出轴上连接有定位架；所述弹性单元包括轴承单元、导向轴、压缩弹簧座和压缩弹簧，所述轴承单元包括设置在所述底板上的轴承座及设置在所述轴承座内的第一直线轴承，所述导向轴上设置有两个轴环，所述导向轴上穿装有两个第二直线轴承，这两个第二直线轴承的轴肩均位于两块定位板之间，每个所述第二直线轴承的轴肩上均安装所述压缩弹簧座，所述压缩弹簧安装在所述压缩弹簧座上并且其穿装在所述导向轴上。本发明的液压串联弹性驱动机构能够模拟关节的拉伸与压缩动作，能够在拉伸和压缩两个方向上传递驱动力而且所占据的空间较小，重量较轻。

技术领域

本发明属于液压伺服控制领域，更具体地，涉及一种液压串联弹性驱动机构及测试其的实验平台。

背景技术

关节仿生驱动技术已成为机器人领域中的一个重要研究方向，在关节力伺服驱动器方面，由于减速器在提高电机驱动器力和能量密度的同时，增加了电机的输出阻抗，同时增大了电机动力学建模的复杂性与非线性，使得电机驱动器进行精确力控制比较困难。同样，在液压驱动器方面，由于缸的摩擦、泄露、油液的非线性流动和驱动器本身的高输出阻抗的影响，使得液压驱动器的精确力控制变得困难。因此，电机驱动系统或液压驱动系统更适合采用速度或位置控制，而并非力控制。

串联弹性驱动器的特点是在动力源与负载间安装弹性装置，可以同时承受动力源的驱动力与负载的反作用力，在驱动器驱动机器人关节运动时增加关节的柔性，从而降低机器人关节驱动时的能耗，并起到保护和缓冲的作用。动物的肌肉组织具有很好的适应外部环境的能力，使得其在运动过程中具有较好的柔顺性和适应性。串联弹性驱动器与一般力控制驱动器的不同之处在于引入了弹性元件，使驱动器具备一定的仿生能力，能够适应外部负载的变化。

由于串联弹性驱动单元需要布置在机器人上，因而在功能和结构上有自身的特殊性。但是目前使用的串联弹性驱动单元一般结构较复杂，而且重量较大，使用并不是很方便，另外一般也只能实现单一方向上的传力。而且目前还需要相关实验验证该驱动单元能否满足设计需要，但是目前所使用的实验平台的调试也比较复杂，使得串联弹性驱动单元进行实验时需要耗费大量的时间和人力。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种液压串联弹性驱动机构及测试其的实验平台，液压串联弹性驱动机构能够模拟关节的拉伸与压缩动作，能够在拉伸和压缩两个方向上传递驱动力而且所占据的空间较小，重量较轻，实验平台的搭建比较方便，能很快进行测试实验。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种液压串联弹性驱动机构，其特征在于，包括底板及共同设置在所述底板上的液压缸和弹性单元，其中，

所述液压缸的输出轴水平设置并且所述液压缸的输出轴上连接有定位架，所述定位架包括两块定位板及用于连接这两块定位板的连接架，每块所述定位板均竖直设置；

所述弹性单元包括轴承单元、导向轴、压缩弹簧座和压缩弹簧，其中，所述轴承单元包括设置在所述底板上的轴承座及设置在所述轴承座内的第一直线轴承，所述导向轴水平设置并且与所述液压缸的输出轴平行，所述导向轴通过至少两个所述轴承单元进行支撑并且其穿过第一直线轴承，所述导向轴上设置有两个轴环并且所述定位架位于这两个轴环之间，所述导向轴上穿装有两个第二直线轴承并且每个所述第二直线轴承均具有轴肩，每个所述第二直线轴承的一端分别穿过一定位板后抵靠在一轴环上，每个所述第二直线轴承的轴肩分别抵靠在一定位板上，并且这两个第二直线轴承的轴肩均位于两块定位板之间，每个所述第二直线轴承的轴肩上均安装所述压缩弹簧座，所述压缩弹簧安装在所述压缩弹簧座上并且其穿装在所述导向轴上。

优选地，还包括直线位移传感器，所述直线位移传感器包括外壳及伸入所述外壳内的移动杆，所述外壳固定在所述底板上，所述移动杆固定在一轴环上。