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专利号: 2020110154571
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种液压控制猎豹仿生四足机器人,其特征在于,包括:机械结构、液压系统以及控制器;所述机械结构包括4个腿部结构和1个脊柱结构;

所述腿部结构包括髋关节、大腿结构以及小腿结构;所述髋关节通过所述大腿结构与所述小腿结构相连接;所述控制器向所述液压系统发送第一控制信号,所述液压系统根据所述第一控制信号控制两个第一直线液压缸并联控制所述大腿结构的运动;所述第一直线液压缸包括1个30mm行程直线液压缸和1个50mm行程直线液压缸;

所述控制器向所述液压系统发送第二控制信号,所述液压系统根据所述第二控制信号控制两个第二直线液压缸控制所述脊柱结构的机身俯仰动作,模拟猎豹奔跑时猎豹脊柱部分的运动;所述第二直线液压缸包括前脊柱液压缸和后脊柱液压缸。

2.根据权利要求1所述的液压控制猎豹仿生四足机器人,其特征在于,所述30mm行程直线液压缸的一端设于所述髋关节的一侧,所述50mm行程直线液压缸的一端设于所述髋关节的另一侧;所述30mm行程直线液压缸的另一端以及所述50mm行程直线液压缸的另一端通过转动轴承分别与所述大腿结构相连接;

所述大腿结构包括大腿连杆、160mm腿部连杆以及60mm腿部连杆;所述大腿连杆以及所述160mm腿部连杆并排设置,且所述大腿连杆一端以及所述160mm腿部连杆一端通过所述

60mm腿部连杆联动,所述160mm腿部连杆的另一端通过端面球轴承设于所述小腿结构的小腿连杆上,所述大腿连杆与所述小腿连杆的另一端转动连接;

通过所述大腿连杆、所述160mm腿部连杆以及所述60mm腿部连杆约束所述腿部结构的自由度,并将所述髋关节的自由度以及膝关节的自由度集中在所述60mm腿部连杆的交接点处,通过所述30mm行程直线液压缸以及所述50mm行程直线液压缸并联控制。

3.根据权利要求2所述的液压控制猎豹仿生四足机器人,其特征在于,所述小腿结构还包括:减震弹簧、足部伸缩轴、防滑垫安装座以及足部橡胶垫;

所述足部伸缩轴一端通过紧固件固设于所述小腿连杆的底端,所述紧固件套设于所述减震弹簧的内部;所述足部伸缩轴的另一端设有防滑垫安装座,所述足部橡胶垫设于所述防滑垫安装座上。

4.根据权利要求1所述的液压控制猎豹仿生四足机器人,其特征在于,所述脊柱结构还包括:中间脊柱、前机体支撑板以及后机体支撑板;

所述中间脊柱的一侧通过转动轴承与所述前机体支撑板相连接,所述中间脊柱的另一侧通过转动轴承与所述后机体支撑板相连接;所述前脊柱液压缸设于所述前机体支撑板之上,且所述前脊柱液压缸的两端分别与所述中间脊柱以及所述前机体支撑板铰接;所述后脊柱液压缸设于所述后机体支撑板之上,且所述后脊柱液压缸的两端分别与所述中间脊柱以及所述后机体支撑板铰接;通过所述前脊柱液压缸以及后脊柱液压缸的伸长收缩控制所述前机体支撑板和所述后机体支撑板相对于所述中间脊柱之间的运动,以此模拟猎豹奔跑时猎豹脊柱部分的弯曲运动。

5.根据权利要求1-4任一项所述的液压控制猎豹仿生四足机器人,其特征在于,所述液压系统具体包括:2个伺服电机、10个直线液压缸、10个伺服阀、10个位移传感器、10个力传感器以及液压控制器;

所述液压控制器与所述10个直线液压缸相连接,所述10个直线液压缸包括4个所述

30mm行程直线液压缸、4个50mm行程直线液压缸、1个前脊柱液压缸以及1个后脊柱液压缸;

所述伺服阀设于所述伺服电机与所述直线液压缸之间,一个所述伺服阀仅与一个直线液压缸相连接;每个直线液压缸的内部均设有一个所述位移传感器以及一个所述力传感器;所述位移传感器用于采集直线液压缸的缸杆位移,所述力传感器用于采集直线液压缸的缸杆出力值;所述液压控制器用于处理所述液压系统中的外接控制信号以及内部反馈控制信号,并根据所述外接控制信号以及所述内部反馈控制信号控制所述液压系统内各个器件的执行动作和时序。

6.根据权利要求5所述的液压控制猎豹仿生四足机器人,其特征在于,所述液压系统控制器发送电信号输入到所述伺服电机后,所述伺服电机带动液压泵转动,液压泵转动后给整个所述液压系统供油;基于所述电信号,控制所述伺服阀的阀芯的移动位置,当使得所述伺服阀的阀芯向一侧偏移使阀口张开,压力油经过所述伺服阀的开口进入所述直线液压缸的一个腔,使得活塞杆向一侧移动,带动猎豹仿生四足机器人的躯干和腿部运动。

7.根据权利要求6所述的液压控制猎豹仿生四足机器人,其特征在于,所述液压系统还包括:2个齿轮泵;

每个所述齿轮泵仅与一个所述伺服电机相连接;所述液压控制器通过控制所述伺服电机的转速以控制所述齿轮泵的转速,从而控制所述齿轮泵的输出流量,进而控制所述液压系统的流量,实现所述猎豹仿生四足机器人在不同条件下的运动。

8.根据权利要求7所述的液压控制猎豹仿生四足机器人,其特征在于,所述液压系统还包括:大蓄能器以及小蓄能器;

所述齿轮泵的入口处设有所述大蓄能器;所述大蓄能器作为闭式回路油箱,所述大蓄能器用于存储油液,且调整所述齿轮泵入口的油液压力;所述齿轮泵的出口处设有所述小蓄能器;所述小蓄能器用于稳定所述液压系统的压力,并消除所述液压系统的压力脉动。

9.根据权利要求8所述的液压控制猎豹仿生四足机器人,其特征在于,所述液压系统还包括:电磁溢流阀;

所述电磁溢流阀设于所述齿轮泵的出口处与工作元件之间,且所述电磁溢流阀与所述液压控制器相连接;当所述液压系统的压力值高于所述电磁溢流阀的压力阈值时,所述电磁溢流阀工作,维持所述液压系统的系统压力为溢流阀调定值。

10.根据权利要求9所述的液压控制猎豹仿生四足机器人,其特征在于,所述液压系统还包括:电磁换向阀;

所述电磁换向阀设于所述齿轮泵的出口处与所述工作元件之间,且所述电磁换向阀与所述液压控制器相连接,当所述电磁换向阀通电时,所述电磁换向阀的阀芯移动,所述液压系统的高压油路与低压油路接通,实现所述液压系统无负载启动或卸压。