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液压伺服四足机器人

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    液压伺服驱动四足机器人HYQ使用moog微型伺服阀,是一种反应灵敏、可奔跑跳跃的机器人。腿关节处的液压缸产生运动扭矩,产生高承载能力和冲击弹性。Moog 公司提供的高性能、紧凑型E024-LA微型伺服阀,为液压驱动提供了宽阔的带宽。

    MOOG伺服阀.png

四足机器人可以穿越障碍物、爬楼梯、小跑,甚至在被重物撞击后保持直立, E024-LA伺服阀是强大和轻便的,重量只有5.25盎司,并提供了3000/平方英寸的最大压力。E024-LA伺服阀为液压系统提供250赫兹的高带宽。液压的刚度与高带宽伺服阀相结合,为机器人提供扭矩、刚性和弹性可控制的四肢。

为满足机器人的设计要求,研究人员选择了一种液压能源设计。虽然HYQ能够演示准静态运动,例如行走或攀爬,但它也能够执行动态和有效的运动,例如如跑步和跳跃,而不会在这一过程中摔倒。这就要求机器人驱动系统的坚固性和高承载能力。最后,HYQ在崎岖地形和随机环境中满足了设计要求,在这些环境中,障碍物可能会阻碍HYQ的行驶路线。这需要一个可靠的前馈信号,或预先计算的信号,来预测机器人的下一个动作,它还需要有效反馈以调节扭矩。

机器人用液压驱动与常用的电子齿轮驱动相比具有更大的扭矩和更好的扭矩控制。与液压系统不同,电子齿轮系统更容易在冲击或高负载情况下断裂,不适合需要坚固或产生高扭矩以进行动态运动的机器人。电子系统需要几个齿轮来精确地控制扭矩,而且体积庞大且缺乏柔性。

moog快速响应的E024-LA伺服阀是快速改变腿运动方向的理想选择。液压系统的紧凑性和所有执行机构的单个蓄能器为运动和惯性传感器等其他功能留出了空间。

液压缸的运动由扭矩控制。图2显示了控制方案图.png在控制方案中,逆动态前馈转矩是内转矩回路的主要输入。采用刚体逆动力学方法对前馈力矩进行了预计算,并对机器人的下一步运动进行了预测。位置负反馈用于在障碍物发生时调节扭矩,但增益较低,因此机器人遇到障碍物时不会缩回或停止。位置反馈和动态数据的扭矩输入被引导到内部扭矩回路(图2),以便进一步处理。扭矩控制器接收这些输入,对其进行处理,然后命令MoogE024-LA 微型伺服阀增加或降低液压缸中的压力。液压缸产生的扭矩将反馈给扭矩控制器进行进一步修正;扭矩控制系统不仅响应前馈逆动力学计算或反馈位置控制,还响应机器人的液压反馈。

 





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标签: 电液伺服
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