電動驅動系統(tǒng)為機器人領域中最常見的驅動器，但是其存在輸出功率小、減速齒輪等傳動部件容易磨損的問題。相對電動驅動系統(tǒng)，傳統(tǒng)液壓驅動系統(tǒng)具有較高的輸出功率、同功率下體積更緊湊、三防理想。因此，液壓系統(tǒng)在大功率機器人的應用被普遍認可。

 

隨著液壓技術與控制技術的發(fā)展，各種液壓控制機器人已廣泛應用。液壓驅動的機器人結構簡單，動力強勁，操縱方便，可靠性高。其控制方式多式多樣，如仿形控制、操縱控制、電液控制、無線遙控、智能控制等。

比較成功的應用，該數(shù)波士頓動力公司的大狗機器人，大狗機器人攜帶一套機載動力系統(tǒng)，執(zhí)行，感知，控制，交互系統(tǒng)，15匹的2沖程引擎提供動力，引擎驅動液壓泵，液壓泵產生高壓流體驅動機器人腿部的執(zhí)行器（液壓油缸），液壓油缸由2級航空級伺服閥調節(jié)，每一個液壓油缸執(zhí)行器都配備有位置傳感器和力傳感器，每一個腿裝有四個執(zhí)行油缸。保證每一個腿都能靈活運動。

 

 

大狗機器人大約裝備了50個傳感器，慣性傳感器監(jiān)測機器人的姿態(tài)和加速度，關節(jié)傳感器監(jiān)測裝在大狗腿部關節(jié)的液壓油缸的運動和力，計算機控制器對2級伺服閥的控制調節(jié)腿部液壓油缸的伸縮，從而控制大狗機器人的步態(tài)和速度。

 

大狗機器人中的液壓系統(tǒng)

 

麻雀雖小，但五臟俱全。BigDog基本具備了液壓系統(tǒng)的所有特征：

1. 緩沖補油：蓄能器，吸收系統(tǒng)壓力沖擊和波動，補充瞬時流量提高頻響。

2. 回油冷卻：風冷機

3. 過濾：過濾器，為伺服系統(tǒng)凈化液壓油

4. 安全保護：安全閥，保護液壓系統(tǒng)

5. 卸荷：卸荷閥

6.管路連接：管路大量使用旋轉接頭

7.壓力調節(jié)：插裝溢流閥

8. 流量監(jiān)測：流量計，監(jiān)測系統(tǒng)總流量

9. 液壓力監(jiān)測：壓力傳感器，監(jiān)測液壓系統(tǒng)控制壓力

10. 油溫監(jiān)測：溫度傳感器

11. 力反饋：力傳感器，監(jiān)測液壓缸驅動關節(jié)的力和腳部與地面的接觸力

 

 

這就是在液壓系統(tǒng)驅動下靈活奔跑的大狗機器人。

 

看到他這么靈活地奔跑，我只想說；老鐵，夠穩(wěn)！

 

 

大狗機器人出色的表現(xiàn)，證明了液壓技術在機器人領域將大有可為。

液壓系統(tǒng)應用于機器人，有以下發(fā)展趨勢和特點；

 

   (1)高壓化

 液壓系統(tǒng)的特點就是輸出的力矩和功率大，而這依賴于高壓系統(tǒng)。隨著大型機器人的出現(xiàn)，向高壓發(fā)展是液壓系統(tǒng)發(fā)展的一個趨勢。從人機安全和系統(tǒng)元件壽命等角度來考慮，液壓系統(tǒng)工作壓力的增高受很多因素的制約。如液壓系統(tǒng)壓力的升高，增加了工作人員和機體的安全風險系數(shù)；高壓下的腐蝕物質或顆粒物質將在系統(tǒng)內造成更嚴重的磨損；壓力增大使泄漏增加，對密封圈的性能提出了更高的要求。

 

    (2)靈敏化與智能化

 根據(jù)實際施工的需要，機器人向著多功能化和智能化方向發(fā)展，這就使機器人有很強的數(shù)據(jù)處理能力和精度很高“感知”能力。使用高速微處理器、敏感元件和傳感器不只是能滿足多功能和智能化要求，還可以提高整機的動態(tài)性能，縮短響應時間，使機器人而對急劇變化的負載能快速做出動作反應。先進的激光傳感器、超聲波傳感器、語音傳感器等高精度傳感器可提高機器人的智能化程度，便于機器人的柔性控制。

 

    (3)注重節(jié)能增效

 液壓驅動系統(tǒng)為大功率作業(yè)提供了保證，但液壓系統(tǒng)由節(jié)流損失和容積損失，整體效率不高。因此新型材料的研制和零部件裝配工藝的提高也是提高機器人工作效率的必然要求。

 

    (4)發(fā)揮軟件的作用

 先進的微處理器、通訊介質和傳感器必須依賴于功能強大的軟件才能發(fā)揮作用。軟件是各組成部分進行對話的語言。各種基于匯編語言或高級語言的軟件開發(fā)平臺不斷涌現(xiàn)，為開發(fā)機器人控制軟件程序提供了更多、更好的選擇。軟件開發(fā)中的控制算法也日趨重要，可用專家系統(tǒng)建立合理的控制算法，PID和模糊控制等各種控制算法的綜合控制算法將會得到更完美的應用。

 

    (5)智能化的協(xié)同作業(yè)

 機群的協(xié)同作業(yè)是智能化的單機、現(xiàn)代化的通訊設備、GPS、遙控設備和合理的施工工藝相結合的產物。這一領域為電液系統(tǒng)在機器人的應用提供了廣闊的發(fā)展空間。