一种基于液压摆动缸及电位传感器闭环控制的模块化机器人驱动关节

摘要

本发明涉及一种基于液压摆动缸以及电位传感器闭环控制的机器人驱动关节，由机械部分和控制部分组成，所述的机械部分包括：驱动关节L型托架、平面侧板、液压摆动缸、摆动缸齿轮、电位器齿轮、电位器连接块、液压摆动缸垫块，摆动缸垫板A、摆动缸垫板B、固定端盖、电机与液压泵支架、联轴器，所述控制部分包括：上位机、电位器传感器、控制信号卡、流量计、液压泵、液压泵驱动电机。本发明的特点是通过建立的液压泵流量和驱动关节液压摆动缸转动角度之间的函数关系，对其进行适时调节，因而形成闭环反馈回路，实现对液压摆动缸的精确控制；其次，该机器人液压驱动关节可输出更大的扭矩，且结构简单，具有模块化、标准化的特点，可实现机械臂关节的串联连接和多自由度机械臂的快速搭建，并实现模块化生产。

主权项

一种基于液压摆动缸及电位传感器闭环控制的模块化机器人驱动关节，其特征在于：所述的机器人驱动关节包括机械部分和控制部分，所述的机械部分包括：驱动关节L型托架、平面侧板、液压摆动缸、摆动缸齿轮、电位器齿轮、电位器连接块、液压摆动缸垫块、摆动缸垫板A、摆动缸垫板B、固定端盖、电机与液压泵支架、联轴器；所述控制部分包括：上位机、电位器传感器、控制信号卡、流量计、液压泵、液压泵驱动电机、三位四通电磁换向阀、溢流阀A、溢流阀B；所述驱动关节L型托架和平面侧板用于实现液压摆动缸的固定连接，所述的液压摆动缸固定于驱动关节支撑架内部；所述的摆动缸齿轮和电位器齿轮形成啮合传动，并且电位器齿轮固定于电位器连接块上，液压摆动缸垫块用于固定液压摆动缸；所述平面侧板和L型托架侧面均设置有通孔，所述液压摆动缸的输出轴端依次穿过平面侧板上的通孔、液压摆动缸垫块、摆动缸齿轮、驱动关节L型托架侧面中心通孔并通过螺栓固定于驱动关节L型托架内；所述摆动缸垫块位于液压摆动缸与驱动关节L型托架之间，用于固定液压摆动缸；所述液压摆动缸垫块的中心与驱动关节L型托架侧面的通孔同心；所述的控制部分中，液压泵驱动电机通过联轴器与液压泵相连并安装固定于电机支架上；所述电位器传感器通过螺钉固定在电位器连接块上，电位器连接块通过螺钉固定在摆动缸垫板上，电位器传感器上固定电位器齿轮,所述液压摆动缸输出轴上固定摆动缸齿轮,并与电位器齿轮形成啮合传动；所述的电机液压泵支架呈U型，两侧面设置有通孔，且通孔同心，用于电机和液压泵的固定；所述的联轴器用于连接液压泵驱动电机输出轴和液压泵的驱动轴；所述的三位四通电磁换向阀连接于液压泵的出口处，用来改变油路的通断，进而实现驱动关节内部液压摆动缸的换向；所述的溢流阀A安装在系统液压泵出口处，以及溢流阀B安装在驱动关节液压系统的回油处，系统正常工作时，溢流阀A阀门关闭，只有负载超过规定的极限时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加,起安全保护作用，溢流阀B串联在回油路上，起稳压作用；所述的信号控制卡，用于发送液压泵驱动电机的驱动信号，并获得通过流量计测得的液压泵的流量与电位器传感器所转动的角度；所述的液压泵驱动电机接受来自于控制信号卡的输出信号，并根据信号来输出电机转速，来带动液压泵的转动，所述的液压泵经由液压驱动电机驱动，用于从液压油箱吸入油液，形成压力油并排出，驱动此机器人驱动关节内部的液压摆动缸， 从而使关节运动；所述流量计用于测量来自液压泵的输出流量，并反馈于上位机；所述的流量计测得的液压泵的输出流量值与驱动关节液压摆动缸转动角度形成一种对应关系，从而建立相应的函数关系，所述的电位器传感器用于测量液压摆动缸的转动角度，并反馈于上位机，上位机收到流量计与电位器传感器的信号后，根据所到达的实际位置与目标位置进行对比判断，若位置准确则上位机发出下一步运动指令，若有误差则通过已建立的流量计测得的液压泵流量值和驱动关节液压摆动缸转动角度之间的函数关系进行调节，形成反馈，进而形成闭环控制。