(6.2)--动力驱动2机器人技术基础.ppt
机器人技术基础机器人技术基础机器人技术基础机器人技术基础机器人的动力驱动系统（2）机器人液压驱动系统机器人技术基础机器人技术基础目 录/CONTENTS01 液压驱动系统的工作原理02 液压驱动系统的主要设备03 伺服液压驱动系统机器人技术基础机器人技术基础一、液压驱动系统的工作原理 液压驱动系统的作用为把液压能转变为机器人关节的动能。一个完整的液压驱动系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。机器人技术基础机器人技术基础一、液压驱动系统的工作原理11油箱；油箱；2 2液压泵；液压泵；3 3溢流阀；溢流阀；4 4换向阀；换向阀；5 5液压缸；液压缸；6 6节流阀节流阀如图5-2所示为液压系统的基本工作原理，液压泵把液压油从油箱增压输出通过换向阀控制液压油方向，从而使活塞左端和右端形成压力差，推动活塞或者液压缸运动，从而驱动机器人关节图图5-2 5-2 液压驱动系统的工作原理液压驱动系统的工作原理机器人技术基础机器人技术基础二、液压驱动系统的主要设备1.执行元件 液压缸是液压执行元件的统称，是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动或摆动运动的液压执行元件。它结构简单，工作可靠。用液压缸来实现往复运动时，可免去减速装置，且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。液压缸液压缸机器人技术基础机器人技术基础二、液压驱动系统的主要设备1.执行元件 用电磁阀控制的直线液压缸是最简单和最便宜的开环液压驱动装置。在直线液压缸的操作中，可以通过节流阀控制液压缸的运动速度，可以通过换向阀控制液压缸运动的方向。它的工作原理都是基于高压油对活塞的作用。直线液压缸直线液压缸机器人技术基础机器人技术基础二、液压驱动系统的主要设备1.执行元件直线液压缸直线液压缸 直线液压缸主要由液压缸体、缸盖、活塞、活塞杆、密封件组成，如图5-3所示为一双作用式液压缸的结构图。1 1、6-6-密封圈密封圈;2;2、7-7-端盖端盖;3-;3-垫圈垫圈;4-;4-缸体缸体;5-;5-带杆活塞带杆活塞图图5-3 5-3 双作用式液压缸的结构图双作用式液压缸的结构图机器人技术基础机器人技术基础二、液压驱动系统的主要设备1.执行元件 通过换向阀的阀芯位置就可以改变直线液压缸运动的方向，如图5-4所示。直线液压缸直线液压缸图图5-5-4 4 直线液压缸中阀的控制直线液压缸中阀的控制机器人技术基础机器人技术基础二、液压驱动系统的主要设备1.执行元件液压马达液压马达 液压马达又称为旋转液压电动机，是液压系统的旋转式执行元件，其大致结构如图5-5所示。它的工作原理都是基于高压油对叶片或者活塞的作用，使得转子旋转，输出动力。图图5-5-5 5 液压马达液压马达机器人技术基础机器人技术基础二、液压驱动系统的主要设备1.执行元件液压马达液压马达 如图如图5-5所示的叶片式旋转液压电动机所示的叶片式旋转液压电动机的壳体由铝合金制成的壳体由铝合金制成,转子是钢制的。密转子是钢制的。密封圈和防尘圈分别用来防止液压油的外泄封圈和防尘圈分别用来防止液压油的外泄和保护轴承。在电液阀的控制下和保护轴承。在电液阀的控制下,液压油液压油经进油口进入经进油口进入,并作用于固定在转子的叶并作用于固定在转子的叶片上片上,使转子转动。隔板用来防止液压油使转子转动。隔板用来防止液压油回流。回流。机器人技术基础机器人技术基础二、液压驱动系统的主要设备2.控制元件 单向阀只允许油液向某一方向流动，而反向截止，这种阀也称为止回阀，如图5-6所示。1 1）单向阀）单向阀图图5-5-6 6 单向阀单向阀机器人技术基础机器人技术基础二、液压驱动系统的主要设备2.控制元件1 1）单向阀）单向阀 单向阀的主要性能要求为：油液通过时压力损失要小；反向截止密封性要好。压力油从进油口进入，克服弹簧力推动阀芯，使油路接通，压力油从出油口流出；当压力油从出油口进入时，油液压力和弹簧力将阀芯压紧在阀座上，油液不能通过。机器人技术基础机器人技术基础二、液压驱动系统的主要设备2.控制元件2 2）换向阀）换向阀 滑阀式换向阀是靠阀芯在阀体内做轴向运动，使相应的油路接通或断开的换向阀。其换向原理如图5-7所示。当阀芯处于图5-7(a)所示位置时，P与B，A与T相连，液压缸活塞向左运动；当阀芯处于图5-7(b)所示位置时，P与A，B与T相连，液压缸活塞向右运动。机器人技术基础机器人技术基础二、液压驱动系统的主要设备2.控制元件2 2）换向阀）换向阀图图5-75-7 滑阀式换向阀滑阀式换向阀机器人技术基础机器人技术基础二、液压驱动系统的主要设备2.控制元件2 2）换向阀）换向阀 换向阀的阀芯有几个位置，我们就称它有几位，一共有多少个油口，我们就它有几通，所以刚刚提到的两位四通换向阀，指的是该阀有四个油口两个工作位置。换向阀的操控方式有多种，目前常用的有手动式的、机动式的（行程控制）、电磁式的、液控先导式的。而在机器人的液压驱动系统中，便于计算机的控制，比较常用的是后两种换向操控方式。机器人技术基础机器人技术基础三、液压伺服驱动系统1.液压伺服系统的组成图图5-85-8 液压伺服系统组成液压伺服系统组成 液压伺服系统的大致组成如图液压伺服系统的大致组成如图5-8所示。所示。机器人技术基础机器人技术基础三、液压伺服驱动系统1.液压伺服系统的组成 液压泵将压力油供到伺服阀，给定位置指令值与位置传感器的实测值之差经过放大器放大后送到伺服阀。当信号输入伺服阀时，压力油被供到驱动器并驱动载荷。当反馈信号与输入指令值相同时，驱动器便停止工作。伺服阀在液压伺服系统中是不可缺少的一部分，它利用电信号实现液压系统的能量控制。机器人技术基础机器人技术基础三、液压伺服驱动系统2.液压伺服系统的工作特点液压伺服系统的工作特点 (1)输入和输出之间存在反馈连接，从而组成了闭环控制系统。反馈介质可以是机械的、电气的、气动的、液压的或它们的组合形式。(2)用反馈偏差信号来控制液压源，控制输入液压元件的流量，使其向减小偏差的方向移动，即以偏差来减小偏差。(3)系统输入信号的功率很小，但系统的输出功率却可以很大，因此它是一个功率放大装置，功率放大所需的能量由液压源提供。机器人技术基础机器人技术基础三、液压伺服驱动系统3.电液伺服驱动实例电液伺服驱动实例 电液伺服驱动系统通过电气传动方式，用电气信号输入系统来操作有关的液压驱动元件动作，控制液压执行元件，使其跟随输入信号而动作。在这类伺服系统中，电、液两部分采用电液伺服阀作为转换元件。如图5-9所示为一个机械手手臂伸缩运动的电液伺服系统原理图。机器人技术基础机器人技术基础三、液压伺服驱动系统3.电液伺服驱动实例电液伺服驱动实例图图5-95-9 机器人手臂电液伺服驱动系统机器人手臂电液伺服驱动系统机器人技术基础机器人技术基础三、液压伺服驱动系统3.电液伺服驱动实例电液伺服驱动实例 图5-9具体工作过程为：当数控装置发出一定数量的脉冲时，步进电动机就会带动电位器的动触头转动。假设顺时针转过一定的角度，这时电位器输出电压为u，经放大器放大后输出电流i，使电液伺服阀产生一定的开口量。这时，电液伺服阀处于左位，压力油进入液压缸左腔，活塞杆右移，带动机械手手臂右移，液压缸右侧的油液经电液伺服阀返回油箱。此时，机械手手臂上的齿条带动齿轮也顺时针移动，当其转动角度=时，动触头回到电位器的中位，电位器输出电压为零，相应放大器输出电流为零，电液伺服阀回到中位，液压油路被封锁，手臂即停止运动。当数控装置发出反向脉冲时，步进电动机逆时针方向旋转，与前述过程相反，机械手手臂就会缩回。机器人技术基础机器人技术基础THE ENDTHANKS
