井下搜救机器人微行程液压系统设计与研究

发布时间：2021-09-24 03:25

　　井下搜救机器人的控制精度是实现复杂救援任务的关键。针对执行机构的主定位和副定位要求,设计出一种微行程液压控制系统,移除伺服阀元件,增加伺服电机和位移放大液压缸,通过PD控制,其动力台可到达μm级运动精度。基于AMESim建立液压仿真模型,研究不同油液弹性模量、油液黏度、蓄能器体积和蓄能器压力条件下的动力台位移量随时间变化规律,并进行实验验证。研究结果表明,微行程控制的精度和稳定性非常高,通过增大油液弹性模量和油液黏度可有效地提升液压系统响应效率。 

【文章来源】：煤矿机械. 2020,41(08)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

液压控制系统总体结构

液压系统的控制终端为搜救机器人的执行机构，是实现微行程精确调节的基础。微行程执行机构的结构如图2所示，包括执行控制器、反馈调节器等，蓄能器能够有效地降低能耗。若调节动力台微行程动作的执行液压缸有多个，需将各个缸体并联连接，利于多自由度运动。执行机构的定位包括主定位和副定位2种。主定位不需要执行微行程控制，副定位时伺服电机开始工作，将微行程信号传输至放大液压缸。当矿用搜救机器人执行机构中的动力台完成提升动作时，系统将对伺服电机进行控制。电机的正转可直接为丝杆提供动力，使得放大液压缸活塞向右移动，执行液压缸活塞向上运动，一定的压力油将注入蓄能器，压力增大。此时，实现执行液压缸运动的液压回路主要是：油液由变量泵输出，经过单向阀流入换向阀，在行程阀的作用下进入液压缸油腔。当动力台执行下降指令时，伺服电机将反向转动，放大液压缸活塞向左移动，蓄能器内压力释放，油液回流进入执行液压缸的上腔。当动力台完成定位操作后，液压系统中的行程挡块将迅速动作，瞬时运动至指定位置，使得行程阀动作，油液通过调速阀升压。单向阀关闭后，油液将通过顺序阀和背压阀返回油泵端。液压系统所采用的变量泵为压力控制式，其流量能够实现自调整，因而不会造成溢流损失，有利于功率系数的提升。此外，执行液压缸的快速动作通过行程阀和顺序阀实现，不但保证了行程精度，而且有利于电路的简化。

为进一步获取矿用搜救机器人微行程液压系统的动态特性，基于AMESim软件构建与图2所示的微行程执行机构相匹配的仿真模型，如图3所示。为了确保仿真精度，模型在建立时考虑了液压管路的回路效应、油压状态等因素，能够有效地体现执行机构的响应特点。对于液压系统而言，油液的物理属性对系统的响应效率有着重要的影响。此外，动力台在升降过程中，蓄能器的性能参数对位移响应的影响效果也是重要的研究内容。为此，针对该液压系统的特点，基于仿真模型分别在不同的油液弹性模量E、油液黏度η、蓄能器体积V和蓄能器压力p等条件下计算执行机构的位移响应s。

【参考文献】：
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本文编号：3406998