[发明专利]一种电液混合型四足行走机器人

说明书

本发明公开了一种电液混合型四足行走机器人，其包括机架和连接在机架上的四个肢体，机架上设有电源模块、与电源模块连接的电机、液压系统、运动执行控制系统和机电控制系统，通过电源模块给电机供电，电机驱动液压泵运行，液压泵驱动油缸动作，油缸带动机器人肢体的关节运动，运动执行控制器控制各油缸执行动作，抬腿油缸推动小腿上下摆动，纵摆油缸推动大腿前后摆动，横摆油缸推动大腿左右摆动，从而机架在四个肢体的承载下移动。本发明是一种以电源模块为动力源、以电机为驱动力、以液压系统为执行机构的四足行走机器人，兼具液压系统力量大和电机系统噪声相对更小的优点，从而实现了机器人的高负载和低噪音运行。

技术领域

本发明涉及一种电液混合型四足行走机器人，属于机器人技术领域。

背景技术

传统的负载能力在50KG以上的四足机器人均采用小型汽油发动机作为动力源，驱动液压系统执行腿部运动实现行走，这种方式的缺点是整机体积大、噪音大，噪音可达120分贝；传统的负载能力小于50KG的四足机器人均采用电机一对一驱动关节运动实现行走，这种纯电动的方式缺点是电路峰值功率需求过高、负载能力弱，负载能力一般仅为自重的20%左右。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电液混合型四足行走机器人，用以解决现有技术的发动机类四足机器人噪音大和纯电动四足机器人负载小的技术问题。

本发明采用如下技术方案：一种电液混合型四足行走机器人，其包括机架和连接在机架上的四个肢体，每个肢体从上到下依次为大腿、小腿和足，所述足固定在小腿下端，小腿与大腿铰接，大腿与机架通过十字轴连接；所述机架上设有电源模块、与电源模块连接的电机、液压系统、运动执行控制系统和机电控制系统，所述液压系统包括液压泵、油箱、油缸、高压滤油器、低压滤油器、集成阀块以及蓄能器，液压泵在电机的驱动下运行，所述低压滤油器和高压滤油器分别连接在液压泵的进出口，高压滤油器、蓄能器均与集成阀块连接，油缸包括连接在每个大腿和小腿之间的抬腿油缸、连接在每个大腿和机架之间的纵摆油缸以及连接在每个大腿和机架之间的横摆油缸，各油缸均与集成阀块连通，油箱连接在油缸和低压滤油器之间；运动执行控制系统包括固定在机架上的液压伺服控制器、安装在每个肢体关节处的角度传感器、分别安装在各足内部的接触力传感器以及分别安装在各油缸上的伺服阀和液体压力传感器，角度传感器、液体压力传感器和接触力传感器的数据均输入液压伺服控制器，液压伺服控制器输出控制电流到伺服阀；机电控制系统包括固定在机架上的控制主板和与电机连接的电机驱动器，所述集成阀块上安装有油压传感器和温度传感器，油压传感器和温度传感器将采集到的压力和温度实时数据传输到控制主板，控制主板根据实时数据通过电机驱动器控制液压系统的运行。

所述集成阀块和低压滤油器之间连接有散热器，散热器的一端与低压滤油器连通，另一端与液压泵连通。

所述散热器位于机架后部位置。

所述电源模块采用高放电锂离子电池组。

所述电机采用高功率密度无刷直流电机。

所述电机驱动器和控制主板分别固定在机架的前后两端。

所述电源模块位于机架前端电机驱动器下方的位置，所述电机位于机架中部位置，所述液压伺服控制器位于电机和电机驱动器之间的机架前部位置。

所述集成阀块位于电机后部的机架位置上，所述高压滤油器和低压滤油器分别位于集成阀块的两侧，所述液压泵位于电机下方位置，所述油箱和蓄能器位于低压滤油器后部位置。

所述机架上还设有步态生成系统，步态生成系统包括固定在机架上的步态算法计算机、指令输入模块和陀螺仪姿态传感器，陀螺仪姿态传感器安装在机架中心部位，指令输入模块用于将接收的上位机指令输入给步态算法计算机，步态算法计算机根据陀螺仪姿态传感器和接触力传感器的实时数据生成步态数据发送给液压伺服控制器执行。

所述步态算法计算机位于电机驱动器上方位置，所述指令输入模块位于液压伺服控制器的侧面位置。