伐根清理机器人液压系统的设计0兼容电池

伐根清理机器人液压系统的设计

伐根清理机器人液压系统的设计 2011年12月09日 来源： 新型智能伐根清理机器人总体结构如图1所示，采用全液压驱动，由计算机与电液比例调速阀进行伺服控制。其液压驱动与控制系统工作原理如图2所示。1.回转平台 2.大臂缸 3.小臂缸 4.腕部缸 5.旋切马达 6.伐根清理旋切头 7.四爪夹具 该系统的控制对象是伐根清理旋切头，目标是瞄准伐根，并对其进行旋切，拔除、清理作业。伐根清理旋要头是由回转马达、大臂缸和腕部缸进行操纵的。1,4.电磁溢流阀 2,3.高压齿轮泵 5,6.电液比例调速阀 7.电磁阀 8,41.节流阀 9.冷却器10.电液换向阀 11,12,30,31,34,35,38,39.过载补油阀 13.旋切马达 14,16,29,33,37.电磁换向阀15.腕部缸 17.小臂缸 18,19.手动换向阀 20,21.单向节流阀 22.回转接头 23,24,25,26.安全阀27,28.行走马达 32.回转马达 36.大臂缸 40.夹紧缸 42.压力继电器1 动力分配 该系统动力功能分为四个部分， 1.1 行走系统 由发动机驱动两个CB-H型高压齿轮泵2和3，分别向两个摆线齿轮行走马达28和27供油，形成双泵双回路系统。分别驱动左右履带行走机构。由于山地林区作业现场清况复杂，行走系统的前进、后退、左、右转向等功能均由驾驶员操纵手动换向阀19、18来完成。这里采用了挖掘机的原设计，时速 1.8km，爬坡24º。 1.2 旋切马达 旋切马达13为两个BH-160型摆线齿轮马达，用来驱动下端带锯齿的圆筒式伐根清理旋切头对伐根进行旋切作业。过载补油阀11、12为旋切马达13的过载保护阀。电磁阀7是使两泵合流以便实现高速旋切的，单泵供油时旋切速度约为200r/min，双泵合流后可达400r/min，旋切速度一般要求在300r/min。节流阀8是用来调节旋切速度的。压力继电器42是过载时紧急制动的。 1.3 夹紧缸 夹紧缸40为杆固定单杆双作用活动塞式液压缸，当伐根被旋切头切断以后，由旋切头内壁的四爪恶化具在夹紧缸作用下将伐根夹紧，以备拔起并归堆。过载补油阀38、39为夹紧缸40的过载保护阀，并调节增值紧力的大小，夹紧缸运动速度由节流阀41来调定。 1.4 机械手操纵系统 该机械手为4个自由度的关节式机械手，操纵系统由伐根清理旋切头的咽转马达32、大臂缸36、小臂缸17和腕部缸15组成。采用计算机与电液比例调速阀组成的电液伺服控制系统（也称电液比例 控制系统）进行控制。 2 机械手操纵系统的速度调节与动作协调 该系统采用电液比例调速阀回油路节流调速。由于旋切和夹持采用先期优化的速度，在作业中不再进行调节。故将双泵双回路的液压控制系统分成两个闭环。右泵2和电液比例调速阀6控制回转马达32和大臂缸36工作速度。左泵3和电液比例调速阀5控制小臂缸17和腕部缸15的工作速度。由计算机同时控制两个电液比例调速阀开口的大小，进行速度调节与动作的协调，从而控制机械手实现左、右转、幅增、幅减、头升、头降、头俯、头仰待动作。各动作控制关系如表1所示。序号动作名称实现原件执行原件控制原件检测元件调速阀电磁铁角位移传感器ⅠⅡA1A2B1B2C1C2D1D2θ0θ1θ2θ31左转回转扫描回转扫描回转马达回转马达+ 　+　　　　　　　+　　　2右转+ 　　+ 　　　　　　-　　　3幅增变幅趋进拔起进给大缸臂小缸臂+ + 　　+ + 　　　　-+ 　4幅减大缸臂小缸臂+ + 　　+ 　　+ 　　　+ -　5头升大缸臂小缸臂+ + 　　+ 　+ 　　　　+ + 　6头降大缸臂小缸臂　　　　　+ 　+ 　　　--　7头仰垂直定位腕部缸　+ 　　　　　　+ 　　　　+ 8头俯腕部缸　+ 　　　　　　　+ 　　　- 3 机械手操纵系统的位置检测与反馈 上述分成两个闭环的控制系统，由角位移传感器分别对机械手转台回转角θ0、大臂仰角θ1、小臂相对大臂仰角θ2，腕部（即伐根清理旋切头）相对于小臂仰角θ3，进行检测与反馈。由计算机进行计算与控制。同时通过摄像机对伐根与旋切头的相对位置进行检测与数据反馈，由计算机进行处理。伐根清理机器人计算机控制系统框图如图3所示。

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