林木球果采集機器人屬示教再現(xiàn)型機器人，其移動機構(gòu)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(qū)動機械手，由計算機與電液比例調(diào)速閥進行液壓馬達系統(tǒng)。
        液壓馬達系統(tǒng)系統(tǒng)及其工作原理
        圖1所示為機械手液壓馬達系統(tǒng)系統(tǒng)原理圖。機械手的5個自由度分別由回轉(zhuǎn)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(cè)最外面一齒是新月形側(cè)板，以防止摘下的球果從兩側(cè)滾出去。該電液伺服控制系統(tǒng)為雙泵雙回路系統(tǒng)，油源為J-50拖拉機的發(fā)動機直接驅(qū)動的雙聯(lián)高壓齒輪泵2、3。系統(tǒng)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(diào)壓及卸荷由電磁溢流閥4實現(xiàn)，壓力由壓力表26顯示。右邊大臂缸22和回轉(zhuǎn)馬達25由泵2供油，為另一獨立回路，泵2的調(diào)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(zhí)行器的運動方向。系統(tǒng)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(tǒng)原理圖
1、4-電磁溢流閥；2、3-雙聯(lián)齒輪泵；5、9、23-節(jié)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(diào)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(zhuǎn)液壓馬達；26、27-壓力表
        擺動馬達8驅(qū)動采集爪左右擺轉(zhuǎn)，單邊擺轉(zhuǎn)量為135。，擺動速度由節(jié)流閥5調(diào)節(jié)。采集爪擺動后定位由雙向液壓鎖7完成。兩個并聯(lián)的采集爪開合液壓缸11的開合運動速度由節(jié)流閥9調(diào)節(jié)。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(diào)速閥12進行伺服控制。大臂缸22用電液比例調(diào)速閥19進行伺服控制。工作中通過對兩個電液比例調(diào)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(xié)調(diào)動作。回轉(zhuǎn)馬達25通過蝸輪蝸桿和齒輪齒圈減速器驅(qū)動回轉(zhuǎn)盤帶動機械手左右回轉(zhuǎn)，其工作速度由節(jié)流閥23來調(diào)節(jié)。壓力繼電器18用于大臂缸22的過載保護，當作業(yè)過程中發(fā)生過載時即發(fā)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(yè)現(xiàn)場后，機械手自動作業(yè)程序如下。
        1)啟動將發(fā)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(tài)（卸荷）。
        2)起升定位小臂先運動，大臂稍滯后2～3s運動，兩臂協(xié)調(diào)動作使采集爪直線上升到達作業(yè)高度。
        3)回轉(zhuǎn)定位 當采集爪達到作業(yè)高度時，由回轉(zhuǎn)液壓馬達使采集爪對準作業(yè)樹枝。
        4)爪俯仰 由腕部缸調(diào)整采集爪的俯仰角度對準作業(yè)樹枝。
        5)爪擺動 由擺動缸調(diào)整采集爪的傾斜角對準作業(yè)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(xié)調(diào)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(yè)深度后采集爪閉合。
        9)向后作業(yè)由大、小臂缸協(xié)調(diào)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(yè)樹枝，重復作業(yè)程序6）～10)的動作。
      12)轉(zhuǎn)工位 由回轉(zhuǎn)馬達驅(qū)動采集爪對準另一棵樹重復作業(yè)程序2）～11）的動作或?qū)手渭軠蕚渫C。
      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(fā)動機與液壓泵的離合器，停泵關(guān)機。
        機械手以上各作業(yè)程序都是計算機通過電液比例系統(tǒng)的電磁換向閥、電磁卸荷閥與電液比例調(diào)速閥控制各執(zhí)行器來完成的。計算機對上述作業(yè)過程有“記憶”功能，如      不 重新調(diào)整，將按前次作業(yè)過程重復再現(xiàn)。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(shù)字程序控制系統(tǒng)
由于林木球果采集作業(yè)對動作精度的要求不高，同時為了降低生產(chǎn)成本、便于推廣應用，故采用開環(huán)控制的計算機數(shù)字程序控制系統(tǒng)（見圖8-26）。其控制參數(shù)有6個電磁換向閥為12個開關(guān)量，加2個電磁溢流閥，共14個開關(guān)量，2個電液比例調(diào)速閥為2個模擬量。 
                                             
                                                                    圖2林木球果采集機器人計算機數(shù)字程序控制系統(tǒng)框圖 

          技術(shù)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(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)林木球果采集作業(yè)的各個動作要求，性能良好、動作穩(wěn)定、操作簡便、成本低、效率高。
          2)液壓系統(tǒng)采用雙泵雙回路結(jié)構(gòu)，可以避免多執(zhí)行由于壓力、流量不同造成的動作干擾。
          3)系統(tǒng)中各執(zhí)行器均采用流量閥（節(jié)流閥或調(diào)速閥）放在出口的回油節(jié)流調(diào)速，有利于提高執(zhí)行器的工作平穩(wěn)性和油液散熱。
           4)各執(zhí)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(tǒng)系統(tǒng)

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分類：液壓行業(yè)知識
標簽： 液壓系統(tǒng)