液壓將被電動(dòng)驅(qū)動(dòng)取代？液壓系統(tǒng)在機(jī)器人領(lǐng)域?qū)⒋笥锌蔀?/h1>
電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為機(jī)器人領(lǐng)域中最常見的驅(qū)動(dòng)器，但是其存在輸出功率小、減速齒輪等傳動(dòng)部件容易磨損的問題。相對電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，傳統(tǒng)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)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(tǒng)在大功率機(jī)器人的應(yīng)用被普遍認(rèn)可。
隨著液壓技術(shù)與控制技術(shù)的發(fā)展，各種液壓控制機(jī)器人已廣泛應(yīng)用。液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)力強(qiáng)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、無線遙控、智能控制等。
比較成功的應(yīng)用，該數(shù)波士頓動(dòng)力公司的大狗機(jī)器人，大狗機(jī)器人攜帶一套機(jī)載動(dòng)力系統(tǒng)，執(zhí)行，感知，控制，交互系統(tǒng)，15匹的2沖程引擎提供動(dòng)力，引擎驅(qū)動(dòng)液壓泵，液壓泵產(chǎn)生高壓流體驅(qū)動(dòng)機(jī)器人腿部的執(zhí)行器（液壓油缸），液壓油缸由2級航空級伺服閥調(diào)節(jié)，每一個(gè)液壓油缸執(zhí)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(zhí)行油缸。保證每一個(gè)腿都能靈活運(yùn)動(dòng)。
大狗機(jī)器人大約裝備了50個(gè)傳感器，慣性傳感器監(jiān)測機(jī)器人的姿態(tài)和加速度，關(guān)節(jié)傳感器監(jiān)測裝在大狗腿部關(guān)節(jié)的液壓油缸的運(yùn)動(dòng)和力，計(jì)算機(jī)控制器對2級伺服閥的控制調(diào)節(jié)腿部液壓油缸的伸縮，從而控制大狗機(jī)器人的步態(tài)和速度。
大狗機(jī)器人中的液壓系統(tǒng)
麻雀雖小，但五臟俱全。BigDog基本具備了液壓系統(tǒng)的所有特征：
1. 緩沖補(bǔ)油：蓄能器，吸收系統(tǒng)壓力沖擊和波動(dòng)，補(bǔ)充瞬時(shí)流量提高頻響。
2. 回油冷卻：風(fēng)冷機(jī)
3. 過濾：過濾器，為伺服系統(tǒng)凈化液壓油
4. 安全保護(hù)：安全閥，保護(hù)液壓系統(tǒng)
5. 卸荷：卸荷閥
6.管路連接：管路大量使用旋轉(zhuǎn)接頭
7.壓力調(diào)節(jié)：插裝溢流閥
8. 流量監(jiān)測：流量計(jì)，監(jiān)測系統(tǒng)總流量
9. 液壓力監(jiān)測：壓力傳感器，監(jiān)測液壓系統(tǒng)控制壓力
10. 油溫監(jiān)測：溫度傳感器
11. 力反饋：力傳感器，監(jiān)測液壓缸驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的力和腳部與地面的接觸力
這就是在液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)下靈活奔跑的大狗機(jī)器人。
看到他這么靈活地奔跑，我只想說；老鐵，夠穩(wěn)！
大狗機(jī)器人出色的表現(xiàn)，證明了液壓技術(shù)在機(jī)器人領(lǐng)域?qū)⒋笥锌蔀椤?/span>
液壓系統(tǒng)應(yīng)用于機(jī)器人，有以下發(fā)展趨勢和特點(diǎn)；
(1)高壓化
液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)就是輸出的力矩和功率大，而這依賴于高壓系統(tǒng)。隨著大型機(jī)器人的出現(xiàn)，向高壓發(fā)展是液壓系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)趨勢。從人機(jī)安全和系統(tǒng)元件壽命等角度來考慮，液壓系統(tǒng)工作壓力的增高受很多因素的制約。如液壓系統(tǒng)壓力的升高，增加了工作人員和機(jī)體的安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)；高壓下的腐蝕物質(zhì)或顆粒物質(zhì)將在系統(tǒng)內(nèi)造成更嚴(yán)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(jù)實(shí)際施工的需要，機(jī)器人向著多功能化和智能化方向發(fā)展，這就使機(jī)器人有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)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足多功能和智能化要求，還可以提高整機(jī)的動(dòng)態(tài)性能，縮短響應(yīng)時(shí)間，使機(jī)器人而對急劇變化的負(fù)載能快速做出動(dòng)作反應(yīng)。先進(jìn)的激光傳感器、超聲波傳感器、語音傳感器等高精度傳感器可提高機(jī)器人的智能化程度，便于機(jī)器人的柔性控制。
(3)注重節(jié)能增效
液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為大功率作業(yè)提供了保證，但液壓系統(tǒng)由節(jié)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(jī)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)和傳感器必須依賴于功能強(qiáng)大的軟件才能發(fā)揮作用。軟件是各組成部分進(jìn)行對話的語言。各種基于匯編語言或高級語言的軟件開發(fā)平臺不斷涌現(xiàn)，為開發(fā)機(jī)器人控制軟件程序提供了更多、更好的選擇。軟件開發(fā)中的控制算法也日趨重要，可用專家系統(tǒng)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)得到更完美的應(yīng)用。
(5)智能化的協(xié)同作業(yè)
機(jī)群的協(xié)同作業(yè)是智能化的單機(jī)、現(xiàn)代化的通訊設(shè)備、GPS、遙控設(shè)備和合理的施工工藝相結(jié)合的產(chǎn)物。這一領(lǐng)域?yàn)殡娨合到y(tǒng)在機(jī)器人的應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展空間。
上一篇：液壓密封件在液壓缸中具有的功效
下一篇：氣動(dòng)管接頭分類
電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為機(jī)器人領(lǐng)域中最常見的驅(qū)動(dòng)器，但是其存在輸出功率小、減速齒輪等傳動(dòng)部件容易磨損的問題。相對電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，傳統(tǒng)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)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(tǒng)在大功率機(jī)器人的應(yīng)用被普遍認(rèn)可。
隨著液壓技術(shù)與控制技術(shù)的發(fā)展，各種液壓控制機(jī)器人已廣泛應(yīng)用。液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)力強(qiáng)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、無線遙控、智能控制等。
比較成功的應(yīng)用，該數(shù)波士頓動(dòng)力公司的大狗機(jī)器人，大狗機(jī)器人攜帶一套機(jī)載動(dòng)力系統(tǒng)，執(zhí)行，感知，控制，交互系統(tǒng)，15匹的2沖程引擎提供動(dòng)力，引擎驅(qū)動(dòng)液壓泵，液壓泵產(chǎn)生高壓流體驅(qū)動(dòng)機(jī)器人腿部的執(zhí)行器（液壓油缸），液壓油缸由2級航空級伺服閥調(diào)節(jié)，每一個(gè)液壓油缸執(zhí)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(zhí)行油缸。保證每一個(gè)腿都能靈活運(yùn)動(dòng)。
大狗機(jī)器人大約裝備了50個(gè)傳感器，慣性傳感器監(jiān)測機(jī)器人的姿態(tài)和加速度，關(guān)節(jié)傳感器監(jiān)測裝在大狗腿部關(guān)節(jié)的液壓油缸的運(yùn)動(dòng)和力，計(jì)算機(jī)控制器對2級伺服閥的控制調(diào)節(jié)腿部液壓油缸的伸縮，從而控制大狗機(jī)器人的步態(tài)和速度。
大狗機(jī)器人中的液壓系統(tǒng)
麻雀雖小，但五臟俱全。BigDog基本具備了液壓系統(tǒng)的所有特征：
1. 緩沖補(bǔ)油：蓄能器，吸收系統(tǒng)壓力沖擊和波動(dòng)，補(bǔ)充瞬時(shí)流量提高頻響。
2. 回油冷卻：風(fēng)冷機(jī)
3. 過濾：過濾器，為伺服系統(tǒng)凈化液壓油
4. 安全保護(hù)：安全閥，保護(hù)液壓系統(tǒng)
5. 卸荷：卸荷閥
6.管路連接：管路大量使用旋轉(zhuǎn)接頭
7.壓力調(diào)節(jié)：插裝溢流閥
8. 流量監(jiān)測：流量計(jì)，監(jiān)測系統(tǒng)總流量
9. 液壓力監(jiān)測：壓力傳感器，監(jiān)測液壓系統(tǒng)控制壓力
10. 油溫監(jiān)測：溫度傳感器
11. 力反饋：力傳感器，監(jiān)測液壓缸驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的力和腳部與地面的接觸力
這就是在液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)下靈活奔跑的大狗機(jī)器人。
看到他這么靈活地奔跑，我只想說；老鐵，夠穩(wěn)！
大狗機(jī)器人出色的表現(xiàn)，證明了液壓技術(shù)在機(jī)器人領(lǐng)域?qū)⒋笥锌蔀椤?/span>
液壓系統(tǒng)應(yīng)用于機(jī)器人，有以下發(fā)展趨勢和特點(diǎn)；
(1)高壓化
液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)就是輸出的力矩和功率大，而這依賴于高壓系統(tǒng)。隨著大型機(jī)器人的出現(xiàn)，向高壓發(fā)展是液壓系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)趨勢。從人機(jī)安全和系統(tǒng)元件壽命等角度來考慮，液壓系統(tǒng)工作壓力的增高受很多因素的制約。如液壓系統(tǒng)壓力的升高，增加了工作人員和機(jī)體的安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)；高壓下的腐蝕物質(zhì)或顆粒物質(zhì)將在系統(tǒng)內(nèi)造成更嚴(yán)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(jù)實(shí)際施工的需要，機(jī)器人向著多功能化和智能化方向發(fā)展，這就使機(jī)器人有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)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足多功能和智能化要求，還可以提高整機(jī)的動(dòng)態(tài)性能，縮短響應(yīng)時(shí)間，使機(jī)器人而對急劇變化的負(fù)載能快速做出動(dòng)作反應(yīng)。先進(jìn)的激光傳感器、超聲波傳感器、語音傳感器等高精度傳感器可提高機(jī)器人的智能化程度，便于機(jī)器人的柔性控制。
(3)注重節(jié)能增效
液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為大功率作業(yè)提供了保證，但液壓系統(tǒng)由節(jié)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(jī)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)和傳感器必須依賴于功能強(qiáng)大的軟件才能發(fā)揮作用。軟件是各組成部分進(jìn)行對話的語言。各種基于匯編語言或高級語言的軟件開發(fā)平臺不斷涌現(xiàn)，為開發(fā)機(jī)器人控制軟件程序提供了更多、更好的選擇。軟件開發(fā)中的控制算法也日趨重要，可用專家系統(tǒng)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)得到更完美的應(yīng)用。
(5)智能化的協(xié)同作業(yè)
機(jī)群的協(xié)同作業(yè)是智能化的單機(jī)、現(xiàn)代化的通訊設(shè)備、GPS、遙控設(shè)備和合理的施工工藝相結(jié)合的產(chǎn)物。這一領(lǐng)域?yàn)殡娨合到y(tǒng)在機(jī)器人的應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展空間。
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