液压将被电动驱动取代?液压系统在机器人领域将大有可为

电动驱动系统为机器人领域中最常见的驱动器,但是其存在输出功率小、减速齿轮等传动部件容易磨损的问题。相对电动驱动系统,传统液压驱动系统具有较高的输出功率、同功率下体积更紧凑、三防理想。因此,液压系统在大功率机器人的应用被普遍认可。

随着液压技术与控制技术的发展,各种液压控制机器人已广泛应用。液压驱动的机器人结构简单,动力强劲,操纵方便,可靠性高。其控制方式多式多样,如仿形控制、操纵控制、电液控制、无线遥控、智能控制等。

比较成功的应用该数,波士顿动力公司的大狗机器人,大狗机器人携带一套机载动力系统,执行,感知,控制,交互系统,15匹的2冲程引擎提供动力,引擎驱动液压泵,液压泵产生高压流体驱动机器人腿部的执行器(液压油缸),液压油缸由2级航空级私服调节,每一个液压油缸执行器都配备有位置传感器和力传感器,每一个腿装有四个执行油缸。保证每一个腿都能灵活运动。

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大狗机器人大约装备了50个传感器,惯性传感器监测机器人的姿态和加速度,关节传感器监测装在大狗腿部关节的液压油缸的运动和力,计算机控制器对2级伺服阀的控制调节腿部液压油缸的伸缩,从而控制大狗机器人的步态和速度。

大狗机器人中的液压系统

麻雀虽小,但五脏俱全。BigDog基本具备了液压系统的所有特征:

1. 缓冲补油:蓄能器,吸收系统压力冲击和波动,补充瞬时流量提高频响。

2. 回油冷却:风冷机

3. 过滤:过滤器,为伺服系统净化液压油

4. 安全保护:安全阀,保护液压系统

5. 卸荷:卸荷阀

6.管路连接:管路大量使用旋转接头

7.压力调节:插装溢流阀

8. 流量监测:流量计,监测系统总流量

9. 液压力监测:压力传感器,监测液压系统控制压力

10. 油温监测:温度传感器

11. 力反馈:力传感器,监测液压缸驱动关节的力和脚部与地面的接触力

这就是在液压系统驱动下灵活奔跑的大狗机器人。

看到他这么灵活地奔跑,我只想说;老铁,够稳!

大狗机器人出色的表现,证明了液压技术在机器人领域将大有可为。

液压系统应用于机器人,有以下发展趋势和特点;

   (1)高压化

 液压系统的特点就是输出的力矩和功率大,而这依赖于高压系统。随着大型机器人的出现,向高压发展是液压系统发展的一个趋势。从人机安全和系统元件寿命等角度来考虑,液压系统工作压力的增高受很多因素的制约。如液压系统压力的升高,增加了工作人员和机体的安全风险系数;高压下的腐蚀物质或颗粒物质将在系统内造成更严重的磨损;压力增大使泄漏增加,对密封圈的性能提出了更高的要求。

    (2)灵敏化与智能化

 根据实际施工的需要,机器人向着多功能化和智能化方向发展,这就使机器人有很强的数据处理能力和精度很高“感知”能力。使用高速微处理器、敏感元件和传感器不只是能满足多功能和智能化要求,还可以提高整机的动态性能,缩短响应时间,使机器人而对急剧变化的负载能快速做出动作反应。先进的激光传感器、超声波传感器、语音传感器等高精度传感器可提高机器人的智能化程度,便于机器人的柔性控制。

    (3)注重节能增效

 液压驱动系统为大功率作业提供了保证,但液压系统由节流损失和容积损失,整体效率不高。因此新型材料的研制和零部件装配工艺的提高也是提高机器人工作效率的必然要求。

    (4)发挥软件的作用

 先进的微处理器、通讯介质和传感器必须依赖于功能强大的软件才能发挥作用。软件是各组成部分进行对话的语言。各种基于汇编语言或高级语言的软件开发平台不断涌现,为开发机器人控制软件程序提供了更多、更好的选择。软件开发中的控制算法也日趋重要,可用专家系统建立合理的控制算法,PID和模糊控制等各种控制算法的综合控制算法将会得到更完关的应用。

    (5)智能化的协同作业

 机群的协同作业是智能化的单机、现代化的通讯设备、GPS、遥控设备和合理的施工工艺相结合的产物。这一领域为电液系统在机器人的应用提供了广阔的发展空间。

 

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