林木球果采集機器人屬示教再現型機器人，其移動機構采用J-50拖拉機。它的機械手為具有5個自由度的全液壓驅動機械手，由計算機與電液比例調速閥進行液壓馬達系統。
        液壓馬達系統系統及其工作原理
        圖1所示為機械手液壓馬達系統系統原理圖。機械手的5個自由度分別由回轉液壓馬達25、大臂液壓缸22、小臂液壓缸17、腕部液壓缸14和擺動液壓馬達8來控制。液壓缸11為梳齒狀采集爪的開合缸，梳齒狀采集爪寬0. 5m、長0.85m，上下兩片，可開合(采集爪最大開度為上下兩梳齒間距0. 9m)，用它來抓取球果。下梳齒左右兩側最外面一齒是新月形側板，以防止摘下的球果從兩側滾出去。該電液伺服控制系統為雙泵雙回路系統，油源為J-50拖拉機的發動機直接驅動的雙聯高壓齒輪泵2、3。系統中左邊擺動馬達8、開合缸11、腕部缸14和小臂缸17由泵3供油，為一獨立回路，泵3的調壓及卸荷由電磁溢流閥4實現，壓力由壓力表26顯示。右邊大臂缸22和回轉馬達25由泵2供油，為另一獨立回路，泵2的調壓及卸荷由電磁溢流閥1控制，壓力由壓力表27顯示。三位四通電磁換向閥6、10、13、15、20和24分別用來控制各執行器的運動方向。系統中全部電器元件均由24V蓄電池供電。 
                                                            
                                                                                                                           圖1機械手電液伺服控制系統原理圖
1、4-電磁溢流閥；2、3-雙聯齒輪泵；5、9、23-節流閥； 6、10、13、15、20、24-三位四通電磁換向閥；7、16、21-雙向液壓鎖；8-擺動液壓馬達；11-采集爪開合液壓缸；12、19-比例調速閥；14-腕部液壓缸；17 -小臂液壓缸；18-壓力繼電器；22-大臂液壓缸；25-回轉液壓馬達；26、27-壓力表
        擺動馬達8驅動采集爪左右擺轉，單邊擺轉量為135。，擺動速度由節流閥5調節。采集爪擺動后定位由雙向液壓鎖7完成。兩個并聯的采集爪開合液壓缸11的開合運動速度由節流閥9調節。腕部缸14控制采集爪的俯仰，上下俯仰角可達90。。由于腕部缸14和小臂缸17一般不同時工作，故采用同一電液比例調速閥12進行伺服控制。大臂缸22用電液比例調速閥19進行伺服控制。工作中通過對兩個電液比例調速閥12和19的開口進行控制以達到大臂與小臂或大臂與腕部的協調動作。回轉馬達25通過蝸輪蝸桿和齒輪齒圈減速器驅動回轉盤帶動機械手左右回轉，其工作速度由節流閥23來調節。壓力繼電器18用于大臂缸22的過載保護，當作業過程中發生過載時即發出使閥1的電磁鐵通電的電信號，使泵2卸荷。
        采集機器人到達作業現場后，機械手自動作業程序如下。
        1)啟動將發動機與液壓泵的離合器接合，按下啟動鍵，電磁溢流閥1和4通電，液壓泵2、3處于待工作狀態（卸荷）。
        2)起升定位小臂先運動，大臂稍滯后2～3s運動，兩臂協調動作使采集爪直線上升到達作業高度。
        3)回轉定位 當采集爪達到作業高度時，由回轉液壓馬達使采集爪對準作業樹枝。
        4)爪俯仰 由腕部缸調整采集爪的俯仰角度對準作業樹枝。
        5)爪擺動 由擺動缸調整采集爪的傾斜角對準作業樹枝。
        6)爪張開 由開合缸控制采集爪張開。
        7)向前抓取 由大、小臂缸協調動作，使采集爪沿樹枝生長方向伸向樹枝。
        8)爪閉合 達到作業深度后采集爪閉合。
        9)向后作業由大、小臂缸協調動作，使采集爪沿樹枝生長方向向外擼下，將球果擼下。
      10)爪仰起 由腕部缸控制采集爪仰起到最大高度，使球果沿管道滾入集果箱中。
      11)降工位下降一定高度對準下一作業樹枝，重復作業程序6）～10)的動作。
      12)轉工位 由回轉馬達驅動采集爪對準另一棵樹重復作業程序2）～11）的動作或對準支撐架準備停機。
      13)停機 降至最低位后，將大臂先落下，小臂稍滯后2～3s落下。
        脫開發動機與液壓泵的離合器，停泵關機。
        機械手以上各作業程序都是計算機通過電液比例系統的電磁換向閥、電磁卸荷閥與電液比例調速閥控制各執行器來完成的。計算機對上述作業過程有“記憶”功能，如      不 重新調整，將按前次作業過程重復再現。注：+／一表示電磁鐵交替通電和斷電；-／+表示電磁鐵交替斷電和通電。
        (3)機器人計算機數字程序控制系統
由于林木球果采集作業對動作精度的要求不高，同時為了降低生產成本、便于推廣應用，故采用開環控制的計算機數字程序控制系統（見圖8-26）。其控制參數有6個電磁換向閥為12個開關量，加2個電磁溢流閥，共14個開關量，2個電液比例調速閥為2個模擬量。 
                                             
                                                                    圖2林木球果采集機器人計算機數字程序控制系統框圖 

          技術特點
          1)該林木球果采集機器人由計算機控制的電液比例系統能夠實現林木球果采集作業的各個動作要求，性能良好、動作穩定、操作簡便、成本低、效率高。
          2)液壓系統采用雙泵雙回路結構，可以避免多執行由于壓力、流量不同造成的動作干擾。
          3)系統中各執行器均采用流量閥（節流閥或調速閥）放在出口的回油節流調速，有利于提高執行器的工作平穩性和油液散熱。
           4)各執行器均采用電磁換向閥控制，其電磁鐵的電源由24V蓄電池供給，盡管比交流電磁閥換向時間長，但換向沖擊較小。

本文標題：林木球果采集機器人液壓馬達系統系統

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分類：液壓行業知識
標簽： 液壓系統