本發(fā)明專利涉及一種機器人用球形泵電液作動器。

背景技術(shù)：
機器人產(chǎn)業(yè)在全球出現(xiàn)了突飛猛進的發(fā)展，中國是機器人最大的市場，但中國的機器人產(chǎn)業(yè)大而不強。為了促進機器人市場的健康有序發(fā)展，工信部制定了《機器人產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》，要大力推進工業(yè)機器人、骨骼服及自主行走機器人的應用示范。骨骼服及自主行走機器人在實現(xiàn)單兵及戶外作業(yè)、助老助殘領域、消費服務領域、醫(yī)療領域等重點領域有著非常重要的應用前景，將成為繼計算機之后的又一個科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展浪潮。骨骼服及自主行走機器人要求所有的零部件小、結(jié)構(gòu)緊湊、能耗小，目前作為機器人的核心部件的動力系統(tǒng)有液壓驅(qū)動或者電機直接驅(qū)動，其中，液壓系統(tǒng)采用的集中式液壓分布系統(tǒng)，通過一個大功率的、大流量的液壓泵作為中央液壓源，再通過配置各種閥門和控制系統(tǒng)把壓力分配到各個需要動作的部位，所帶來的問題是動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)笨重、功耗大、電池使用時間短，由于閥門所增加的零件數(shù)量多導致系統(tǒng)的體積很大、產(chǎn)生的能耗損失很大，從而使骨骼服及自主行走機器人不適合于長時間在室外工作。球形壓縮機是本專利發(fā)明人發(fā)明的一種全新結(jié)構(gòu)的變?nèi)菔綑C構(gòu)，其優(yōu)點是無進/排氣閥、運動件少、振動小、機械效率高、密封可靠等，特別是在微型壓縮機領域、微型高壓泵類機械方面優(yōu)勢更加明顯。經(jīng)過多年的不斷研發(fā)，球形壓縮機的結(jié)構(gòu)和性能不斷改進和優(yōu)化，目前球形壓縮機技術(shù)在國內(nèi)外已經(jīng)取得了多個專利，如申請人已申請的專利名稱為《一種球形壓縮機防卡死動力機構(gòu)》、專利號為201410554836.6的中國專利，就是在前期專利的基礎上優(yōu)化的一種較為完善的新型結(jié)構(gòu)，適合于微型結(jié)構(gòu)、壓力較高的壓縮機或者泵類機械。球形泵就是在球形壓縮機專利的基礎上開發(fā)出來的一種泵類機械。球形泵用于機器人動力系統(tǒng)有很多優(yōu)勢，可以使機器人動力系統(tǒng)的體積減小、重量減輕、能耗降低；但是由于球形泵用于骨骼服及自主行走機器人時是通過球形泵主軸的正反轉(zhuǎn)來驅(qū)動液壓活塞伸縮桿的往復運動，從而使骨骼服及自主行走機器人實現(xiàn)往復動作，所以球形泵沒有一個固定的高壓排油口和固定的低壓進油口，而是采用兩個進排油口進行交替進排油，這樣，在球形泵工作時，由于泄漏的存在，從球形泵缸體、轉(zhuǎn)盤配合部分泄漏的液壓油匯集到缸體座、缸體與主軸之間的空間形成溢流油池，溢流油池內(nèi)的積油若不排出，不可避免的會因繼續(xù)泄漏導致溢流油池空間產(chǎn)生高壓力，從而使主軸的軸向密封必須加強才能阻止溢流從軸向泄漏到電機端，而加強型的軸向密封必然導致主軸旋轉(zhuǎn)阻力增大，旋轉(zhuǎn)時的能耗增加，所以球形泵結(jié)構(gòu)設計時必須滿足及時排出泄漏在溢流油池內(nèi)的積油才不會使溢流油池空間的壓力升高；但是，由于球形泵此時沒有一個固定的低壓吸油腔，不能簡單的將溢流油池的積油排出到低壓吸油腔；所以要對機器人用球形泵作動器的液壓油路進行特殊的結(jié)構(gòu)設計來滿足把溢流油池的積油排出的要求。另外，由于機器人用球形泵作動器的液壓油路是一個全封閉系統(tǒng)，沒有一個固定的低壓油腔，當溫度變化時，液壓油路系統(tǒng)的液壓油體積發(fā)生變化，所以要對機器人用球形泵作動器進行特殊的結(jié)構(gòu)設計來滿足由于溫度變化導致液壓油體積膨脹的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是設計一種機器人用球形泵電液作動器，把電機、球形泵和雙活塞桿缸集成，設計出一種新型的電液作動器即EHA，用于骨骼服及自主行走機器人動力系統(tǒng)以提高電液作動器的效率、降低能耗、減小重量和體積。本發(fā)明的技術(shù)方案是，機器人用球形泵電液作動器，包括電機、球形泵以及雙活塞桿缸組件，其特征是：電機與球形泵連接輸入動力，球形泵的兩個進排油口和溢流通道的出口設置在球形泵缸蓋的端面上，溢流通道與球形泵的溢流油池接通；雙活塞桿缸組件的作動筒上部設置有與缸蓋連接的連接塊，連接塊上設置有油道、溢流孔及螺釘孔，連接塊上的油道口及溢流孔設置在連接塊與缸蓋貼合的面上，連接塊上相對應的油道口及溢流孔分別與缸蓋上的進排油口及溢流通道的出口相接通，連接塊通過螺釘固定密封壓緊在缸蓋上；在連接塊的油道內(nèi)設置有兩個單向閥，在溢流孔上連接一個彈性儲油器；其中：球形泵正向旋轉(zhuǎn)，高壓油從缸蓋上的一個進排油口排出，經(jīng)作動筒連接塊內(nèi)部的油道進入雙活塞桿缸的工作缸，雙活塞桿缸的非工作缸中的油被壓出后通過設置在連接塊上的油道回流到缸蓋上的另一個進排油口，并被吸入到球形泵中，雙活塞桿伸出；球形泵反向旋轉(zhuǎn)，油路反向，雙活塞桿縮回；球形泵正向和反向旋轉(zhuǎn)形成兩個油流向相反的主油路循環(huán)；從球形泵溢流通道流出的油連通到彈性儲油器上，并經(jīng)兩個單向閥分別連通在主油路的排油和回油通道上，當溢流壓力大于主油路的回油壓力時，與此時的回油通道連通的單向閥打開，溢流進入回油通道并隨回油進入主油路循環(huán)；所述在作動筒的連接塊上設置的油道和溢流孔的結(jié)構(gòu)為：在連接塊上設置有兩個軸向?qū)Я髀菟缀鸵粋€軸向的溢流孔，兩個導流螺栓孔及溢流孔分別與缸蓋上的兩個進排油口及溢流通道的出口位置相對應，缸蓋上的進排油通道出口設置有與導流螺栓相配的內(nèi)螺紋，缸蓋的端面與作動筒的連接塊端面貼合并通過兩個導流螺栓把作動筒固定在缸蓋上；在作動筒的連接塊上還設置有兩個縱向進排油孔和兩個軸向進排油孔；兩個縱向進排油孔的一端分別與兩個導流螺栓孔接通，另一端分別與兩個軸向進排油孔接通；兩個軸向進排油孔分別與作動筒兩端的工作缸和非工作缸接通；通過兩個導流螺栓把球形泵的兩個進排油口分別與作動筒兩端的工作缸和非工作缸連通；通過缸蓋端面與作動筒的連接塊貼合，溢流孔的一端與球形泵的溢流通道出口接通，溢流孔的另一端連接一彈性儲油器；在作動筒的連接塊上軸向設置有兩個單向閥孔，單向閥通過螺紋固定安裝在單向閥孔的中部，單向閥孔為盲孔，其開口端通過A堵頭密封；在作動筒上部的連接塊上設置有橫向?qū)Я骺缀涂v向?qū)Я骺?，縱向?qū)Я骺椎纳隙伺c溢流孔接通，另一端與橫向?qū)Я骺捉油?，橫向?qū)Я骺椎膬啥朔謩e與兩個單向閥的進油側(cè)接通；兩個單向閥的出油側(cè)分別與兩個縱向進排油孔接通；所述彈性儲油器是一段具有彈性的乳膠管，乳膠管的一端通過螺紋管接頭連接在連接塊的溢流孔上，另一端封閉；在乳膠管外部設置一保護罩殼，罩殼通過螺釘固定在連接塊及作動筒的右端蓋上；所述雙活塞桿缸組件包括作動筒、雙活塞桿、左端蓋、右端蓋、魚眼接頭及保護筒等，作動筒具有左右貫通的活塞孔，左端蓋和右端蓋分別通過螺紋連接在活塞孔的兩端，雙活塞桿與作動筒的活塞孔相配并在作動筒的兩端分別形成工作缸和非工作缸，雙活塞桿的兩端從活塞孔的兩端伸出并可左右伸縮；雙活塞桿的右端為工作端，雙活塞桿的右端連接有魚眼接頭，用于連接機器人動作部件；雙活塞桿的左端為非工作端，保護筒對雙活塞桿的右端起保護作用，保護筒固定連接在左端蓋上；保護筒的左端連接有魚眼接頭，作為受力元件用于安裝作動器；在雙活塞桿活塞體的外圓與作動缸的活塞孔配合部分設置有密封結(jié)構(gòu)，在雙活塞桿與左端蓋、右端蓋配合部分設置有密封結(jié)構(gòu)，在左端蓋、右端蓋與活塞孔配合的部分設置有密封結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的優(yōu)點是：1、由于球形泵獨特的原理優(yōu)勢，具有體積小、振動小的特點，由于球形泵具有可正向和反向旋轉(zhuǎn)的特點，從而驅(qū)動雙活塞桿伸出或者收回，設計的電液作動器(EHA)可以將電機、球形泵、雙活塞桿缸集成在一起，機器人的液壓系統(tǒng)采用分布式液壓源方案，省掉了繁雜的高壓油管和電磁液壓換向閥，可大幅減小系統(tǒng)的重量、體積和功耗，大幅簡化了控制系統(tǒng)。2、采用兩個單向閥與球形泵溢流孔連接，通過彈性儲油器與整個液壓系統(tǒng)形成液壓回路，保證了球形泵溢流油池始終為低壓，降低了主軸軸封的密封要求，減小了軸向密封對主軸旋轉(zhuǎn)的阻力，同時也使處于溢流油池中的轉(zhuǎn)盤背面和主軸始終處于低壓油中，減少了主軸旋轉(zhuǎn)時高壓液壓油的阻力，從而降低了主軸旋轉(zhuǎn)的功耗，提高了球形泵的效率；同時彈性儲油器保證了封閉的油循環(huán)系統(tǒng)的液壓油的體積調(diào)節(jié)。附圖說明圖1：本發(fā)明所述機器人用電液作動器結(jié)構(gòu)圖；圖2：圖1中A-A剖面圖；圖3：圖1中B-B剖面圖；圖4：圖1中E-E剖面圖；圖5：圖1中C-C剖面圖；圖6：圖1中D-D剖面圖；圖7：球形泵及電機組合體主視圖；圖8：圖7中F—F剖面圖；圖9：球形泵及電機組合體左視圖；圖10：作動筒主視圖；圖11：圖10中G-G剖視圖；圖12：作動筒左視圖；圖13：作動筒右視圖；圖14：圖10中J-J剖視圖；圖15：圖10中H-H剖視圖；圖16：圖10中I-I剖視圖；圖17：圖12中N-N剖視圖；圖18：圖12中L-L剖視圖；圖19：圖11中K-K剖視圖；圖20：圖11中M-M剖視圖；圖21：圖13中P-P剖視圖；圖22：本發(fā)明球形泵電液作動器液壓原理圖；圖23：導流螺栓結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1-球形...