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液壓將被電動(dòng)驅動(dòng)取代?液壓系統在機器人領(lǐng)域將大有可為

點(diǎn)擊次數:更新時(shí)間:2019-12-29 13:12:45【打印】

        電動(dòng)驅動(dòng)系統為機器人領(lǐng)域中最常見(jiàn)的驅動(dòng)器,但是其存在輸出功率小、減速齒輪等傳動(dòng)部件容易磨損的問(wèn)題。相對電動(dòng)驅動(dòng)系統,傳統液壓驅動(dòng)系統具有較高的輸出功率、同功率下體積更緊湊、三防理想。因此,液壓系統在大功率機器人的應用被普遍認可。
       隨著(zhù)液壓技術(shù)與控制技術(shù)的發(fā)展,各種液壓控制機器人已廣泛應用。液壓驅動(dòng)的機器人結構簡(jiǎn)單,動(dòng)力強勁,操縱方便,可靠性高。其控制方式多式多樣,如仿形控制、操縱控制、電液控制、無(wú)線(xiàn)遙控、智能控制等。比較成功的應用該數,波士頓動(dòng)力公司的大狗機器人,大狗機器人攜帶一套機載動(dòng)力系統,執行,感知,控制,交互系統,15匹的2沖程引擎提供動(dòng)力,引擎驅動(dòng)液壓泵,液壓泵產(chǎn)生高壓流體驅動(dòng)機器人腿部的執行器(液壓油缸),液壓油缸由2級航空級私服調節,每一個(gè)液壓油缸執行器都配備有位置傳感器和力傳感器,每一個(gè)腿裝有四個(gè)執行油缸。保證每一個(gè)腿都能靈活運動(dòng)。大狗機器人大約裝備了50個(gè)傳感器,慣性傳感器監測機器人的姿態(tài)和加速度,關(guān)節傳感器監測裝在大狗腿部關(guān)節的液壓油缸的運動(dòng)和力,計算機控制器對2級伺服閥的控制調節腿部液壓油缸的伸縮,從而控制大狗機器人的步態(tài)和速度。
 
大狗機器人中的液壓系統,麻雀雖小,但五臟俱全。BigDog基本具備了液壓系統的所有特征:
1. 緩沖補油:蓄能器,吸收系統壓力沖擊和波動(dòng),補充瞬時(shí)流量提高頻響。
2. 回油冷卻:風(fēng)冷機
3. 過(guò)濾:過(guò)濾器,為伺服系統凈化液壓油
4. 安全保護:安全閥,保護液壓系統
5. 卸荷:卸荷閥
6.管路連接:管路大量使用旋轉接頭
7.壓力調節:插裝溢流閥
8. 流量監測:流量計,監測系統總流量
9. 液壓力監測:壓力傳感器,監測液壓系統控制壓力
10. 油溫監測:溫度傳感器
11. 力反饋:力傳感器,監測液壓缸驅動(dòng)關(guān)節的力和腳部與地面的接觸力
 
 這就是在液壓系統驅動(dòng)下靈活奔跑的大狗機器人??吹剿@么靈活地奔跑,我只想說(shuō);老鐵,夠穩!大狗機器人出色的表現,證明了液壓技術(shù)在機器人領(lǐng)域將大有可為。液壓系統應用于機器人,有以下發(fā)展趨勢和特點(diǎn);

 (1)高壓化
液壓系統的特點(diǎn)就是輸出的力矩和功率大,而這依賴(lài)于高壓系統。隨著(zhù)大型機器人的出現,向高壓發(fā)展是液壓系統發(fā)展的一個(gè)趨勢。從人機安全和系統元件壽命等角度來(lái)考慮,液壓系統工作壓力的增高受很多因素的制約。如液壓系統壓力的升高,增加了工作人員和機體的安全風(fēng)險系數;高壓下的腐蝕物質(zhì)或顆粒物質(zhì)將在系統內造成更嚴重的磨損;壓力增大使泄漏增加,對密封圈的性能提出了更高的要求。
 
(2)靈敏化與智能化
根據實(shí)際施工的需要,機器人向著(zhù)多功能化和智能化方向發(fā)展,這就使機器人有很強的數據處理能力和精度很高“感知”能力。使用高速微處理器、敏感元件和傳感器不只是能滿(mǎn)足多功能和智能化要求,還可以提高整機的動(dòng)態(tài)性能,縮短響應時(shí)間,使機器人而對急劇變化的負載能快速做出動(dòng)作反應。先進(jìn)的激光傳感器、超聲波傳感器、語(yǔ)音傳感器等高精度傳感器可提高機器人的智能化程度,便于機器人的柔性控制。
 
(3)注重節能增效
液壓驅動(dòng)系統為大功率作業(yè)提供了保證,但液壓系統由節流損失和容積損失,整體效率不高。因此新型材料的研制和零部件裝配工藝的提高也是提高機器人工作效率的必然要求。
 
(4)發(fā)揮軟件的作用
先進(jìn)的微處理器、通訊介質(zhì)和傳感器必須依賴(lài)于功能強大的軟件才能發(fā)揮作用。軟件是各組成部分進(jìn)行對話(huà)的語(yǔ)言。各種基于匯編語(yǔ)言或高級語(yǔ)言的軟件開(kāi)發(fā)平臺不斷涌現,為開(kāi)發(fā)機器人控制軟件程序提供了更多、更好的選擇。軟件開(kāi)發(fā)中的控制算法也日趨重要,可用專(zhuān)家系統建立合理的控制算法,PID和模糊控制等各種控制算法的綜合控制算法將會(huì )得到更完關(guān)的應用。
 
(5)智能化的協(xié)同作業(yè)
機群的協(xié)同作業(yè)是智能化的單機、現代化的通訊設備、GPS、遙控設備和合理的施工工藝相結合的產(chǎn)物。這一領(lǐng)域為電液系統在機器人的應用提供了廣闊的發(fā)展空間。
 

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