工业机器人液压驱动系统工作原理详解

2021-12-01 18:12

在工业机器人出现的初期，由于其运动大多采用曲柄和导杆等杆件机构，所以大多使用液压驱动和气压驱动方式。液压驱动系统通常由液动机 (各种油缸、油马达)、伺服阀、油系、油箱等组成，以压缩机油来驱动执行机构进行工作。其特点是操作力大、体积小、传动平稳且动作灵敏、耐冲击、耐振动、防爆性好。

液压驱动的工作原理和组成

液压驱动方式大多用于要求输出力较大的场合，在低压驱动条件下比气压驱动速度低。

液压驱动的输出力和功率很大，能构成伺服机构，常用于大型机器人关节的驱动。

液压驱动系统主要由液压缸和液压阀等组成。液压缸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，因此在各种液压系统中得到广泛应用。

用电磁阀控制的往复直线运动液压缸（简称直线液压缸）是最简单和最便宜的开环液压驱动装置。直线液压缸通过受控节流口调节流量，可以在达到运动终点时实现减速，使停止过程得到控制。大直径液压缸本身造价较高，需配备昂贵的电液伺服阀，但能得到较大的出力，工作压力通常达14MPa。

无论是直线液压缸还是叶片式液压马达（后称旋转液压马达），它们的工作原理都是基于高压油对活塞或对叶片的作用。液压油是经控制阀被送到液压缸一端的。在开环系统中，是由电磁阀控制的；而在闭环系统中，则是用电液伺服阀或手动阀来控制的。

液压阀又分为单向阀和换向阀。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。换向阀分为滑阀式换向阀、手动换向阀、机动换向阀和电磁换向阀。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。手动换向阀用于手动换向。机动换向阀用于机械运动中，作为限位装置限位换向。电磁换向阀用于在电气装置或控制装置发出换向命令时，改变流体方向，从而改变机械运动状态。

相对于所力驱动，液压驱动的机器人具有大得多的抓举能力，可高达上百千克。但液压驱动系统对密封的要求较高，且不宜在高温或低温的场合工作，要求的制造精度较高，成本也较高。