[发明专利]一种机器人及负载口独立控制的高低压切换型液压机械腿

说明书

本发明涉及一种机器人及负载口独立控制的高低压切换型液压机械腿，属于机器人技术领域。该机械腿包括相邻接的两腿杆、控制执行器及用于驱使该两腿杆相对摆动的液压缸；控制执行器包括均为三位三通阀的高压端阀、第一低压端阀及第二低压端阀；高压端阀的双管接头中的一者与油箱的进口连通，另一者与高压液压源连通；第一低压端阀的双管接头中的一者与低压液压源连通，另一者与油箱连通，其单管接头与高压端阀的单管接头通过三通管结构而与无杆油腔接口连通；第二低压端阀的双管接头的一者与低压液压源连通，另一者与油箱连通，其单管接头与有杆油腔接口连通。该结构能有效地提高机器人系统的能量利用率，可广泛应用于多足机器人等技术领域中。

技术领域

本发明涉及机器人部件技术领域，具体地说，涉及一种负载口独立控制的高低压切换型液压机械腿及以其构建的机器人。

背景技术

多足步行机器人作为一种能够替代人类完成危险、复杂及高强度工作的机器人，获得较为广泛地发展与应用。对于多足步行机器人而言，其主要驱动方式有电驱动与液压驱动。

与电驱动式机器人相比，采用液压作为驱动方式的机器人具有功率密度大、负载高、高带宽、响应快及抗扰动能力强等优势。例如，本申请人申请且已公开的公布号为CN109501881A的专利文献所公开了一种四足机器人，如其附图所示，其两只前腿均包括由关节铰接的大腿杆与小腿杆，及用于驱使该两腿杆相对绕关节摆动的液压缸。此外，申请人在公开号为CN104029745A公开了一种液压机械腿，其可广泛应用于四足或六足机器人。

当前，由于液压缸通常为使用单个电液比例阀控制液压缸的动作，导致其进出阀口存在耦合，而限制了系统的响应、提高整体系统的能量消耗；而且在工作过程中，液压机械腿需要在支撑相与摆动相之间切换，且在支撑态需要承担机器人自重及相关负载，导致需向其供给高压油液，而在摆动相时，仅需供给低压油液即可，此时阀口存在大量节流损失，使得能量利用率低；此外，为了满足全程运动需求，目前定转速泵源输出流量要求大于所需的平均流量，但是机器人在运动过程中所需流量具有不均匀的特点，导致液压机器人在运动过程中存在大量的溢流损失，进一步地降低了能量利用率。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种负载口独立控制的高低压切换型液压机械腿，以解决目前进出阀口存在耦合的问题，从而有效地提高系统的响应，并降低系统的整体能量消耗的同时，有效地适应支撑相与摆动相之间所需压力差，以减少节流损失，从而有效地提高其能量利用率；

本发明的另一目的是提供一种基于上述液压机械腿所构建的多足步行机器人，以能有效地提高该机器人的能量利用率；

本发明的再一目的是提供一种负载口独立控制的高低压切换型液压机械腿，能有效地减少运动过程中的溢流损失，而进一步提高其能量的利用率。

为了实现上述主要目的，本发明提供的负载口独立控制的高低压切换型液压机械腿包括第一腿杆，与第一腿杆由连接关节铰接的第二腿杆，用于驱使两相邻接腿杆绕连接关节摆动的液压缸，及控制执行器；液压缸的缸体上设有无杆油腔接口与有杆油腔接口；控制执行器包括高压端三位三通阀、第一低压端三位三通阀及第二低压端三位三通阀；高压端三位三通阀的双管接头中的一者用于与油箱的进口连通，另一者用于与高压液压源连通；第一低压端三位三通阀的双管接头中的一者用于与低压液压源连通，另一者用于与所述油箱连通，其单管接头与高压端三位三通阀的单管接头通过三通管结构与无杆油腔接口连通；第二低压端三位三通阀的双管接头的一者与低压液压源连通，另一者用于与油箱连通，其单管接头与有杆油腔接口连通。

基于上述方案中对控制执行器结构的改进，具体为采用三个三位三通阀替代现有单个电液比例阀，且三个三位三通阀中一个构成高压端控制阀，另两个构成低压端控制阀；从而在工作过程中，从而可对负载口进行独立控制，从而可有效地解决目前进出阀口存在耦合的问题，以提高系统的响应，并降低系统的整体能量消耗；此外，基于该控制执行器，能有效地利用高低压液压源为该机械腿在运动过程中的支撑相与摆动相提供适宜的压力，即采用高低压两级供油方式，而能有效地降低阀口节流损失。