[发明专利]机器人液压关节模组

说明书

本专利公开了一种机器人液压关节模组，包括电液一体球形泵动力系统、液压马达(41)及控制系统，在外壳(1)上设置有基座(21)；电液一体球形泵动力系统是由具有正反转功能的球形泵(40)、电机定子(3)和电机转子(4)构成，球形泵(40)与电机转子(4)固定连接，球形泵(40)设置在连接板的一侧，液压马达(41)设置在连接板(7)的另一侧，在缸套(13)上连接有缸套端盖(14)，缸套端盖(14)上设置有连接环；控制器(27)与电机、传感器和刹车系统电连接，用于接收传感器信号、控制电机的运转、刹车系统的启停等。本专利的优点是结构简单、扭矩大、功率质量比大，运动柔性好，可以模块化使用。

技术领域

本发明专利涉及一种机器人液压关节，特别是一种可通用的机器人液压关节模组，属于机器人技术领域。

背景技术

机器人的抓举部件包括手部、臂部和机器人关节，机器人关节作为机器人的重要部件，对机器人体积、重量、动作灵活性、抓举力量大小等指标起着非常重要的作用。目前，机器人关节的驱动方式包括电机减速机驱动、气动人工肌肉驱动和液压驱动。气动人工肌肉驱动具有重量轻、价格低、易维护等特点，但其控制精度低，应用受限；电机减速机驱动具有成本低、控制简单、体积小等优点，但是其最大问题是功率质量比低，刚性太大缺乏柔性，在运动过程中容易损坏等缺点；相比之下，液压驱动的最大优点是功率质量比高，运动柔性好，所以，近年来液压驱动关节正在越来越多的应用到机器人中，液压驱动机器人已成为机器人研究的重要方向和趋势。

但是，目前的液压驱动机器人关节采用都是集中式液压分布系统，通过一个大功率、大流量的液压泵作为中央液压源，再通过配置各种阀门和控制系统把压力分配到各个需要动作的部位，所带来的问题是动力系统结构笨重、功耗大，由于阀门所增加的零件数量多从而导致系统的体积很大、产生的能耗损失很大。

球形泵是一种全新结构的变容式机构，较小的体积就可以实现很高的压力，球形泵用于机器人动力系统有很多优势，可以使机器人动力系统的体积减小、重量减轻、能耗降低。

发明内容

本发明的目的就是设计一种机器人液压关节模组，采用最新发明球形泵和液压马达(可旋转任意角度、连续运转、正反向旋转)构成标准的关节模组，以提高液压关节的功率质量比、提高关节的响应速度和柔性、降低能耗、减小重量和体积，在机器人生产中可模块化使用。

本发明的技术方案是，机器人液压关节模组，其特征是：包括设置在外壳内的电液一体球形泵动力系统、液压马达及控制系统，在外壳上设置有基座，其中：

所述电液一体球形泵动力系统是由具有正反转功能的球形泵、电机定子和电机转子构成，转子连接体为一端开口的圆筒型结构，球形泵置于转子连接体的圆柱内腔内，转子连接体的外圆柱面与电机转子的内圆柱面固定连接，电机定子和连接板固定在外壳圆柱内腔的内圆柱面上；连接板的一侧中央向内凹入一与缸盖顶端圆柱凸台相配的圆柱空腔，在连接板的另一侧中央向外伸出一中心轴；在中心轴和缸盖内设置有液压油路；球形泵泵壳的顶端法兰端面与连接板的一侧端面贴合并通过螺钉固定在连接板的该侧端面上，缸盖顶端伸出泵壳的圆柱凸台插入连接板上的圆柱空腔后，缸盖顶端圆柱凸台的端面与连接板凹入的圆柱空腔的底面紧密贴合，缸盖上的两个进排油孔与连接板中心轴内的两个进排油孔分别接通，缸盖上的两个溢流通道与连接板上的两个溢流通道分别接通；转子连接体的底端向内凸出一驱动轴与球形泵的转盘连接，在转子连接体的内圆柱面与球形泵的泵壳外圆柱面之间设置有C轴承，转子连接体的底端向外伸出一支撑轴，在支撑轴上连接有D轴承和轴承压盖，轴承压盖固定在壳体上，转子连接体以C轴承和D轴承作为旋转支撑；在轴承压盖的外侧端面上设置有电器端盖，弹性储油器设置在轴承压盖与电器端盖所形成的封闭容腔内，弹性储油器与电机定子与泵壳之间的容腔接通；