【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人领域，具体涉及一种机器人高刚度液压关节。
技术介绍
1、关节机器人由多个可动关节构成，能够实现复杂的运动和姿态调整，拥有更高的自由度，通过控制每个关节的运动，关节机器人可以实现高精度的位置和姿态控制，适用于需要精确操作的任务。目前机器人设计往往侧重于提高运动精度和灵活性，但在刚度方面存在不足。例如工业机器人在大载荷加工时，机器人的整体刚性不足会导致加工精度下降，甚至造成工具损坏。因此，如何在保证机器人灵活性的同时，提升其刚度，成为当前机器人技术发展的重要方向。优化机器人关节设计可以显著提升机器人刚度，例如采用高性能的伺服电机和行星减速机构，以提高关节的传动精度和承载能力。然而，这种方法虽然在一定程度上提升了机器人的刚度，但增加了机器人的复杂性和成本，且对于大型重载机器人来说，仍难以满足刚度需求。
2、液压关节具备高转矩密度、抗冲击负载能力强和分布式驱动等优点，在机器人领域有广泛的应用。但目前液压旋转关节多采用阀控伺服系统，机构之间为液压管连接，集成度不高，需要外接其余动力源，易产生泄漏或者污染，并且在面对工作执行元件产生负载荷或载荷突然减少情况时表现出弱刚性，会导致机器人关节在突变工况下响应速度慢、环境适应性差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种机器人高刚度液压关节，采用叶片式摆动缸作为关节执行器输出位置及扭矩；同时将液压阀块集成到摆动缸侧壁，增加液压关节集成度，减少液压油传输过程中的阻力和损失，减少泄漏风险；回油
2、为了解决上述问题，采用以下方案：
3、一种机器人刚度提升结构，包括关节执行模块、控制模块、补油模块和动力模块；所述的关节执行模块包括转轴和缸体，缸体内部形成容腔，容腔两端设有缸体的端盖；端盖与缸体形成密封容腔，转轴轴向两端均设有键槽传递扭矩，转轴上设有转子叶片，容腔内设有定子叶片，转轴与缸体转动配合，转子叶片与容器内壁间形成滑动密封；定子叶片将密封容腔分割为第一油腔和第二油腔，控制模块和补油模块集成为一个集成阀块与缸体一体化制造，所述的控制模块包括第一电磁开关阀、第二电磁开关阀、第一调速阀和第二调速阀；第一电磁开关阀和第一调速阀串联布置，第二电磁开关阀和第二调速阀串联布置，第一电磁开关阀、第一调速阀设置在与第一油腔连通的第一纵向油道上；所述的第二电磁开关阀、第二调速阀设置在与第二油腔连通的第二纵向油道上；所述的补油模块包括第一单向溢流阀、第二单向溢流阀、内置式单向阀、蓄能器；第一单向溢流阀设置与所述第一纵向油道连通的油道上，与蓄能器串联；第二单向溢流阀设置与所述第一纵向油道连通的油道上，与蓄能器串联，且所述的蓄能器与泄油口与控制模块的泄油口连通，在两者之间设置内置式单向阀。
4、作为进一步的技术方案，所述的集成阀块的第一侧面依次设置有第一单向溢流阀、第一电磁开关阀、第一调速阀，所述集成阀块与第一侧面相对的第二侧面依次设置有第二单向溢流阀、第二电磁开关阀、第二调速阀。
5、作为进一步的技术方案，所述集成阀块的底面是端盖与缸体形成密封容腔；所述集成阀块顶面依次设置有蓄能器、第一堵头、第二堵头、第一压力传感器、第二压力传感器。
6、作为进一步的技术方案，所述集成阀块第三侧面设置有第一排气气动阀和第二排气启动阀，与第三侧面相对的第四侧面设置动力模块。
7、作为进一步的技术方案，所述缸体定子叶片两侧沿缸体纵向设置有第一纵向油道和第二纵向油道，第一纵向油道连通摆动缸第一油腔与第一压力传感器，第二纵向油道连通摆动缸第二油腔与第二压力传感器。
8、作为进一步的技术方案，所述动力模块包括伺服电机和插装式微型泵，所述插装式微型泵固定在集成阀块的第四侧面上；且从集成阀块顶面向集成阀块内部设置第三纵向油道和第四纵向油道，分别作为插装式微型柱塞泵的中部进出油口和泄油口，所述第四纵向油道连通蓄能器和插装式微型泵泄油口，靠近插装式微型泵泄油口端设置有内置式单向阀，末端设置有第一堵头封堵，沿插装孔轴向底部设置第一径向油道作为插装式微型柱塞泵的底部进出油口。
9、作为进一步的技术方案，所述集成阀块第一侧面设置第一轴向油道，第一轴向油道连通第一纵向油道和第一电磁开关阀，所述集成阀块第二侧面设置第二轴向油道，第二轴向油道连通第一径向油道和第一调速阀；
10、所述集成阀块第二侧面设置有第三轴向油道，第三轴向油道连通第二纵向油道和第二电磁开关阀，所述集成阀块第二侧面设置第四轴向油道，第四轴向油道连通第三纵向油道和第二调速阀，所述集成阀块的第二侧面设置有第五轴向油道，第五轴向油道连通第一单向溢流阀、第四纵向油道和第二单向溢流阀。
11、作为进一步的技术方案，所述集成阀块第三侧面设置有第二径向油道连通第一排气启动阀和第一单向溢流阀，所述集成阀块第三侧面设置有第三径向油道连通第二排气启动阀、第二电磁开关阀、第二调速阀和第二单向溢流阀。
12、作为进一步的技术方案，所述集成阀块顶面设置第五纵向油道，第五纵向油道作为工艺油道连通第一电磁开关阀和第二径向油道，第五纵向油道末端设置有第一堵头封堵，所述集成阀块顶面设置有第六纵向油道，第六纵向油道连通第一调速阀与第二径向油道，第六纵向油道末端设置有第二堵头封堵。
13、作为进一步的技术方案，所述的转子叶片和定子叶片上设有沿轴向开设的密封槽，于密封槽内部设有矩形橡胶密封垫与密封槽过盈配合定子叶片上的叶片密封垫滑动贴合转轴外圆周面，转子叶片上的叶片密封垫与容腔内壁的内圆周面和端面滑动贴合。
14、与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：
15、（1）针对目前机器人关节集成度低、刚度差的问题，采用电静液作动技术，利用叶片式摆动缸作为关节执行部件，在摆动缸缸体外侧一体化集成阀块，实现液压系统无液压油管外置，有助于减少油液在传输过程中的阻力和损失，提高系统的响应速度和效率。同时高集成度也大量减少了关节的密封件和连接点，降低了泄露风险的同时提高了抗干扰能力，使液压关节液可以更好地适应复杂多变的工作环境。
16、（2）液压关节采用电磁开关阀控制摆动缸进/回油路的启闭，防止液压关节在工作过程中由于负载荷的作用而出现反向运动，精确控制关节位置；同时通过设置调试阀增大摆动缸进/回油路背压，保证液压关节在负载突变工况下平稳运行；油路末端设置排气启动阀，排除液压系统中的空气以减少启动功率，增强关节刚度特性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种机器人高刚度液压关节，其特征在于，包括关节执行模块、控制模块、补油模块和动力模块；所述的关节执行模块包括转轴和缸体，缸体内部形成容腔，容腔两端设有缸体的端盖；端盖与缸体形成密封容腔，转轴轴向两端均设有键槽传递扭矩，转轴上设有转子叶片，容腔内设有定子叶片，转轴与缸体转动配合，转子叶片与容器内壁间形成滑动密封；定子叶片将密封容腔分割为第一油腔和第二油腔，控制模块和补油模块集成为一个集成阀块与缸体一体化制造，所述的控制模块包括第一电磁开关阀、第二电磁开关阀、第一调速阀和第二调速阀；第一电磁开关阀和第一调速阀串联布置，第二电磁开关阀和第二调速阀串联布置，第一电磁开关阀、第一调速阀设置在与第一油腔连通的第二径向油道上；所述的第二电磁开关阀、第二调速阀设置在与第二油腔连通的第三径向油道上；所述的补油模块包括第一单向溢流阀、第二单向溢流阀、内置式单向阀、蓄能器；第一单向溢流阀设置与所述第二径向油道连通的油道上，与蓄能器串联；第二单向溢流阀设置与所述第三径向油道连通的油道上，与蓄能器串联，且所述的蓄能器与泄油口与控制模块的泄油口连通，在两者之间设置内置式单向阀。
2.如权利要
3.如权利要求1所述的机器人高刚度液压关节，其特征在于，所述集成阀块的底面是端盖与缸体形成密封容腔；所述集成阀块顶面依次设置有蓄能器、第一堵头、第二堵头、第一压力传感器、第二压力传感器。
4.如权利要求1所述的机器人高刚度液压关节，其特征在于，所述集成阀块第三侧面设置有第一排气气动阀和第二排气启动阀，与第三侧面相对的第四侧面设置动力模块。
5.如权利要求1所述的机器人高刚度液压关节，其特征在于，所述缸体定子叶片两侧沿缸体纵向设置有第一纵向油道和第二纵向油道，第一纵向油道连通摆动缸第一油腔与第一压力传感器，第二纵向油道连通摆动缸第二油腔与第二压力传感器。
6.如权利要求1所述的机器人高刚度液压关节，其特征在于，所述动力模块包括伺服电机和插装式微型泵，所述插装式微型泵固定在集成阀块的第四侧面上；且从集成阀块顶面向集成阀块内部设置第三纵向油道和第四纵向油道，分别作为插装式微型柱塞泵的中部进出油口和泄油口，所述第四纵向油道连通蓄能器和插装式微型泵泄油口，靠近插装式微型泵泄油口端设置有内置式单向阀，第四纵向油道末端设置有第一堵头封堵，沿插装孔轴向底部设置第一径向油道作为插装式微型柱塞泵的底部进出油口。
7.如权利要求6所述的机器人高刚度液压关节，其特征在于，所述集成阀块第一侧面设置第一轴向油道，第一轴向油道连通第一纵向油道和第一电磁开关阀，所述集成阀块第二侧面设置第二轴向油道，第二轴向油道连通第一径向油道和第一调速阀；
8.如权利要求1所述的机器人高刚度液压关节，其特征在于，所述集成阀块第三侧面设置有第二径向油道连通第一排气启动阀和第一单向溢流阀，所述集成阀块第三侧面设置有第三径向油道连通第二排气启动阀、第二电磁开关阀、第二调速阀和第二单向溢流阀。
9.如权利要求1所述的机器人高刚度液压关节，其特征在于，所述集成阀块顶面设置第五纵向油道，第五纵向油道作为工艺油道连通第一电磁开关阀和第二径向油道，第五纵向油道末端设置有第一堵头封堵，所述集成阀块顶面设置有第六纵向油道，第六纵向油道连通第一调速阀与第二径向油道，第六纵向油道末端设置有第二堵头封堵。
10.如权利要求1所述的机器人高刚度液压关节，其特征在于，所述的转子叶片和定子叶片上设有沿轴向开设的密封槽，于密封槽内部设有矩形橡胶密封垫与密封槽过盈配合定子叶片上的叶片密封垫滑动贴合转轴外圆周面，转子叶片上的叶片密封垫与容腔内壁的内圆周面和端面滑动贴合。
...【技术特征摘要】
1.一种机器人高刚度液压关节，其特征在于，包括关节执行模块、控制模块、补油模块和动力模块；所述的关节执行模块包括转轴和缸体，缸体内部形成容腔，容腔两端设有缸体的端盖；端盖与缸体形成密封容腔，转轴轴向两端均设有键槽传递扭矩，转轴上设有转子叶片，容腔内设有定子叶片，转轴与缸体转动配合，转子叶片与容器内壁间形成滑动密封；定子叶片将密封容腔分割为第一油腔和第二油腔，控制模块和补油模块集成为一个集成阀块与缸体一体化制造，所述的控制模块包括第一电磁开关阀、第二电磁开关阀、第一调速阀和第二调速阀；第一电磁开关阀和第一调速阀串联布置，第二电磁开关阀和第二调速阀串联布置，第一电磁开关阀、第一调速阀设置在与第一油腔连通的第二径向油道上；所述的第二电磁开关阀、第二调速阀设置在与第二油腔连通的第三径向油道上；所述的补油模块包括第一单向溢流阀、第二单向溢流阀、内置式单向阀、蓄能器；第一单向溢流阀设置与所述第二径向油道连通的油道上，与蓄能器串联；第二单向溢流阀设置与所述第三径向油道连通的油道上，与蓄能器串联，且所述的蓄能器与泄油口与控制模块的泄油口连通，在两者之间设置内置式单向阀。
2.如权利要求1所述的机器人高刚度液压关节，其特征在于，所述的集成阀块的第一侧面依次设置有第一单向溢流阀、第一电磁开关阀、第一调速阀，所述集成阀块与第一侧面相对的第二侧面依次设置有第二单向溢流阀、第二电磁开关阀、第二调速阀。
3.如权利要求1所述的机器人高刚度液压关节，其特征在于，所述集成阀块的底面是端盖与缸体形成密封容腔；所述集成阀块顶面依次设置有蓄能器、第一堵头、第二堵头、第一压力传感器、第二压力传感器。
4.如权利要求1所述的机器人高刚度液压关节，其特征在于，所述集成阀块第三侧面设置有第一排气气动阀和第二排气启动阀，与第三侧面相对的第四侧面设置动力模块。
5.如权利要求1所述的机器人高刚度液压关节，其特征在于，所述缸体定子叶片两侧...
【专利技术属性】
技术研发人员：国凯，窦振华，黄晓明，孙杰，刘义祥，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。