[发明专利]一种单泵源变供油压力的四足机器人液压动力系统

说明书

本发明公开了一种单泵源变供油压力的四足机器人液压动力系统，系统包括：油箱、二位二通电磁换向阀、先导式溢流阀、液压泵、原动机、二位三通电磁换向阀、先导式减压阀、梭阀、蓄能器、三位四通电磁换向阀、液压缸、油管、力传感器。所述液压缸连接三位四通阀和力传感器；所述三位四通阀连接蓄能器、梭阀和油箱；所述梭阀连接二位三通阀和先导式减压阀；所述二位三通阀连接液压泵和先导式减压阀；所述液压泵连接原动机、油箱和先导式溢流阀；所述先导式溢流阀连接二位二通阀和油箱；所述二位二通阀连接油箱。有益效果在于：不依赖伺服阀而用单个液压泵实现了四足机器人在摆动相和支撑相的低压和高压供油，降低了控制难度与制造成本。

技术领域

本发明涉及一种液压动力系统，具体涉及一种单泵源变供油压力的四足机器人液压动力系统。

背景技术

移动机器人可以分为轮式机器人、履带式机器人和足式机器人。以往的研究表明，轮式车辆在相对平坦的地形上行驶时，具有控制简单、运动平稳快速的特点，但在松软地面或崎岖不平的地形上行驶时，车轮的移动效率大大降低甚至无法移动，而足式机器人可以在非结构化和恶劣的环境中工作。一般来说，四足机器人的驱动方式主要分为三类：液压执行机构、气动执行机构和电动执行机构。电动执行器控制精度高，但可承担的负载较小；气动执行机构由于其非线性特性而难以控制；液压执行器由于其动力强劲得到了广泛的应用。自从美国波士顿动力公司研发的Bigdog四足机器人问世以来，吸引了来自社会各界学者的眼光。

但是，其关节在摆动相和支撑相交替切换过程中，系统供油压力全由支撑相的最大负载力确定，导致了其负载需求与油压供给不匹配的问题，且其使用的伺服阀控制复杂，造价高昂。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决负载需求与油压不匹配，降低控制难度以及制造成本而提供一种单泵源变供油压力的四足机器人液压动力系统。

本发明采取了如下技术方案：

一种单泵源变供油压力的四足机器人液压动力系统，系统包括：油箱、二位二通电磁换向阀、先导式溢流阀、液压泵、原动机、二位三通电磁换向阀、先导式减压阀、梭阀、蓄能器、三位四通电磁换向阀、液压缸、油管、力传感器。所述液压缸连三位四通电磁换向阀和力传感器；所述三位四通电磁换向阀分别连接蓄能器、梭阀和油箱；所述梭阀分别连接二位三通电磁换向阀和先导式减压阀；所述二位三通电磁换向阀分别连接液压泵和先导式减压阀；所述液压泵分别连接原动机、油箱和先导式溢流阀；所述先导式溢流阀连接二位二通电磁换向阀和油箱；所述二位二通电磁换向阀连接油箱。

上述结构中，液压四足机器人关节通过所述液压缸的伸缩来实现运动，此时所述液压缸在伸缩过程中，原动机带动液压泵工作，二位三通电磁换向阀处于左位或右位时打开所述梭阀左端或右端阀口，此时三位四通伺服阀处于左位或右位，从而推动液压缸进行伸缩。

所述液压缸在支撑过程中，所述原动机带动液压泵工作，二位三通电磁换向阀处于左位，从而打开梭阀左端阀口，推动液压缸伸缩。此时高压油路工作而低压油路未工作。

所述液压缸在摆动过程中，所述原动机带动液压泵工作，二位三通电磁换向阀处于右位，经过先导式减压阀降低了油压，从而打开梭阀右端阀口，推动液压缸伸缩。此时低压油路工作而高压油路未工作。

为了进一步提高其工作性能，所述力传感器通过螺纹连接安装在所述液压缸活塞杆上，所述液压缸处于支撑相或摆动相时，采集液压缸力信号，从而实现对关节力的实时跟踪。

为了进一步提高其工作性能，使用蓄能器和二位二通电磁换向阀配合以维持进入液压缸油压，减小油压损失。

为了进一步提高其工作性能，使用梭阀防止高压油进入低压油路部分和低压油进入高压油路部分。

为了进一步提高其工作性能，使用二位三通电磁换向阀根据力传感器的信号切换液压油进入高压油路或低压油路。