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【小型挖掘机臂架构简图】液压机器人牛在哪里?读完这篇文章后,有多少人无知?

作者:以沫      发布时间:2021-05-05      浏览量:0
同学们在没有深入接触液压之前,脑子里把液

同学们在没有深入接触液压之前,脑子里把液压驱动和马达驱动对等,实际上这对等是错误的,液压说:我们不生产能量,我们只是能量的搬运工。液压技术多定义为传动技术,完成从动力源到目标机构的动力传递。因此,液压传动可视为马达系统中的齿轮、带轮等机构。以下图表是液压系统最抽象的理解:

电机或发动机驱动液压泵(pump)旋转,驱动液体驱动缸,向前推动负荷。但是,实际应用时,这个系统并不存在。首先,这个系统不安全,气缸伸到头上,泵还在里面加油,泵和气缸没问题,上面的管接头也爆炸了,大体上母亲把管子放在水龙头上引水,顽固的你踩在管子后面的场面,伤害威力再扩大10倍到100倍

不仅如此,这个系统无法完成我们的高端需求,推出了这么重的东西,谁会把它拉回来呢?因此,更合理的液压系统如下图所示:

图中的阀2(Valve2)用于保护系统,管道压力过高时,自动打开溢流,意外踩到管道后,堵塞管道的水从旁边的流道流出,这时可以淡淡地笑,圆润优雅地离开母亲的视野。图中阀1(Valve1)通过人工推进,实现左右方向的交换功能,阀1左推进时,气缸缩回,右推进时,气缸伸出。

好的。现在我们有人工控制方向的安全液压系统。在我们玩得开心的同时,不必担心手不小心崩溃的零件爆炸了。但是玩了一段时间,机智的同学们很快就发现,自己可以通过控制阀芯移动的距离来控制液压缸的运动速度,简单的就像控制水龙头的出水量一样。没错!这是最常见的液压速度控制:当压力稳定时,调节阀的开度,控制通过阀的流量,获得新技能√。

有了以上基本技能,学生们一定开始跃跃欲试。有些学生说:我用这个做机床!有些人说:我想带这个来驱动大狗!另外,我要把挖掘机改造成世界!所以,热情的同学们为了振兴中华民族液压行业,踏上了漫长的道路……

B学生听说西方有几个国家已经完成了多个版本的大狗,马上去找资料。但是,网上关于BigDog的资料很少,所以先知道HyQQRobot。官方网站上HyQRobot的照片和回答不同,应该是改进版本。原来每个气缸的控制阀都集中在背部,现在制作阀块,集成到单个气缸上,机械结构更紧凑,连接的气管更少。

B的学生在网站上发现HyQ的控制阀选择了MOOGle024伺服阀。寻求的b先生去寻找MOOG公司的样品:E024系列的微型伺服阀,由E030系列的宇宙伺服阀进化而来,阀体重量为92g,尺寸为35*30*32mm,最大允许压力为210的bar,主级最大流量为7.5升/min,零位泄漏量为5%以下,-3dB的减少频率为250Hz(HyQRobot)

看到这里,b先生感到轻松,原本像天上浮云一样模糊的控制方法,现在看起来很近,原本他的控制频率不足,死区、滞留等非线性特性带来的问题,变得那么远了。b先生还发现了HyQRobot单缸和控制阀的集成模块图,图中比较的1欧元硬币直径约为23mm。

不久,b先生就找到了比较全面的BigDog资料。据此,BigDog也采用MOOG公司的航空伺服阀,制作了综合模块。(实际上BostonDynamics公司的大部分产品都使用MOOG航空伺服阀作为主控制阀,包括ATLAS。)的双曲馀弦值。的双曲馀弦值。的双曲馀弦值。

因此,对于单个自由度,除了机械上需要用铰链连接关节外,所有连接只剩下两根油管和一根电线。通过万能的x宝,b先生大致理解了MOOG伺服阀的价格。单价从20000开始销售,全国包邮哦~,一买控制阀就要花20万到30万美元。但是,b先生的上司说:钱不是问题,做点什么就行了。上司的话就像四月春风一样,让b先生忘记了悲伤。更简单的系统结构,牛逼近不行的控制阀,作为液压员工的b先生说自己从来没有这么幸福过。这时,他含着眼泪说:有钱烧就好了关于最后b先生是否做了大狗,我们不知道。但是,从BostonDynamics资料中BigDog液压原理的简单图来看,我们可能对液压部分有更大的信心(除了将泵改为变量泵外,在泵出口连接蓄能器以减少压力脉动外,还是以前最简单的系统)。

我们先来看看两者的机械结构,Bigdog和挖掘机都属于液压机械臂的一种,机械原理上没有太大的区别。只是,大狗比挖掘机小得多,给人以精致复杂的感觉,特别是最新的Spot,关节设计小巧精致,被模块舵机折磨了2年的机器人设计者感动了。

施工的程的学生会有机器变大变大变小的经验。对于大型挖掘机,巨大的惯性和容腔和相对不变的油液刚性大幅度降低了液压系统的控制性。BigDog要求液压阀的精度,同等压力下液压部件的密封性不变,对液压原件的制造技术提出了更高的要求。BigDog使用的航空伺服阀本身是制造困难的部件,在从无到有的过程中,伺服阀的制造是整个系统的关键。但是,由于挖掘机不使用伺服阀有特殊原因,BigDog的液压系统比挖掘机先进,一些挖掘机使用的特殊功能变量泵比伺服阀难以制造。

然后,如果不考虑原创制造,只从系统设计的角度进行比较。挖掘机的系统难度远大于BigDog。挖掘机液压系统的设计不仅要考虑功率匹配、执行器控制,还要考虑系统的节能、各种情况的安全保护、减震舒适等工程问题。现在,Bigdog的液压系统如资料显示的那样简洁,这样简洁的液压系统非常粗暴,其能源效率非常低,即使有高性能变量泵,也可以在不运动的情况下降低发动机的输出功率,但是在运动的情况下,简单地使用变量泵因此,我认为BigDog的变量泵在工作中处于排量最大的状态,以应对未知的突发事件。

最后,Bigdog的难易度应该是使用更好的阀门,制作更难的液压控制算法。BigDog和Spot的踢屏幕很好地反映了液压系统的响应速度和对随机状态的鲁棒性。首先,BigDog拥有12个以上的液压执行器,只用同一个泵驱动,这12个以上的负荷耦合是基础控制的最大难点。个人认为,高频响声的状态估计和参数检查是必不可少的,如果解决了这个问题,单执行器变成负荷位置,速度控制比较简单。