液壓重載多足類機(jī)器人

發(fā)布日期：2023-09-16 瀏覽次數(shù)：2259

產(chǎn)品概述

液壓重載多足類機(jī)器人是由機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)三大部分組成，其中機(jī)械系統(tǒng)包括：撐網(wǎng)系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、地面支撐系統(tǒng)和動力及轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)組成，能實(shí)現(xiàn)邁步式行走功能，包括前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎，主要用途是在隧道和礦井中的安全實(shí)驗(yàn)，包括：

1、可調(diào)整子巷道高度不同，模擬實(shí)際巷道凹凸不平工況下的支護(hù)實(shí)驗(yàn)；

2、可將子巷道對裝備向下施加的力不同，模擬裝備對軟硬巖石巷道的支護(hù)實(shí)驗(yàn)；

3、各子巷道可以對裝備進(jìn)行沖擊加載實(shí)驗(yàn)，模擬巷道巖石掉落對裝備穩(wěn)定作業(yè)的影響等。

該機(jī)器人系統(tǒng)使用全自主研發(fā)的控制系統(tǒng)，為教學(xué)和科研提供優(yōu)越的開放性支撐。系統(tǒng)控制算法和軟件開源，提供豐富的電機(jī)控制和液壓伺服控制實(shí)驗(yàn)案例，如PID算法實(shí)現(xiàn)電機(jī)的電流和速度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)、電機(jī)自適應(yīng)控制實(shí)驗(yàn)等。該系統(tǒng)可作為支撐液壓伺服系統(tǒng)、礦山液壓掘錨支機(jī)器人的科研平臺。

平臺硬件組成

機(jī)械結(jié)構(gòu)

巷道尺寸：巷道長2.2米，寬1.6米，高1.8米，由3段子巷道拼裝而成?？倷C(jī)尺寸：長2.2米，寬0.9米，高1.5米，重約：2.8t?？蓪?shí)現(xiàn)邁步行走和轉(zhuǎn)向；可完成超前支護(hù)和臨時支護(hù)功能的模擬實(shí)驗(yàn)；可實(shí)現(xiàn)行走，智能控制實(shí)驗(yàn)。

液壓系統(tǒng)

整個液壓系統(tǒng)包含8個支腿液壓缸，2個推進(jìn)缸，4個超前支護(hù)液壓缸，6個拱形支護(hù)液壓缸，2個錨固鉆進(jìn)液壓缸，1個錨固液壓馬達(dá)，1個回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)，4個巷道支腿液壓缸。

根據(jù)控制流程，負(fù)載系統(tǒng)使用一個液壓泵站，其他系統(tǒng)使用一個液壓泵站（柱塞泵）。行走系統(tǒng)的支腿分為兩組，共需2個液壓閥組，推進(jìn)缸需1個液壓閥組，支護(hù)系統(tǒng)需要升降和角度2個液壓閥組，防護(hù)盾需要1個液壓閥組，錨固需1個液壓閥組，同步控制液壓馬達(dá)和液壓油缸。

液壓控制系統(tǒng)

液壓控制系統(tǒng)主要包含泵站壓力閉環(huán)控制，以及液壓伺服閉環(huán)系統(tǒng)兩部分：

泵站壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)主要是采用工業(yè)伺服電機(jī)以及伺服驅(qū)動器，通過讀取泵站壓力值，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，完成閉環(huán)控制。

伺服驅(qū)動器可通過負(fù)載變化，自動調(diào)整參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制。

液壓閉環(huán)系統(tǒng)通過開關(guān)量控制液壓閥組的通斷，同時獲取流量傳感器的數(shù)值，該數(shù)值表示了此時打開的那組液壓閥組相對應(yīng)的液壓缸的流量值，乘以液壓閥組的導(dǎo)通時間，計(jì)算液壓缸的位置，完成液壓伺服閉環(huán)控制。

系統(tǒng)組成

為保證本裝置的各子系統(tǒng)在作業(yè)和移動的過程中不發(fā)生碰撞，利用超聲波測距系統(tǒng)，且將該信息反饋至動力系統(tǒng)控制單元中，構(gòu)成閉環(huán)的安全連鎖系統(tǒng)，從而避免該裝備與其他裝備、人員發(fā)生碰撞等事故的發(fā)生。

以上功能實(shí)現(xiàn)的原理框圖如下圖所示：

平臺總控系統(tǒng)架構(gòu)

電控軟硬件平臺

控制系統(tǒng)基于TMS320F28335 DSP 架構(gòu)和 MATLAB/Simulink 開發(fā)。擁有 AD、DA、IO、Encoder、PWM、CAN、SPI 等豐富的硬件外設(shè)接口，以及一套功能強(qiáng)大的監(jiān)控軟件。結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真和嵌入式實(shí)時控制技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)硬件在回路（HIL）和快速控制原型（RCP）設(shè)計(jì)的功能，也是用于進(jìn)行基于模型設(shè)計(jì)（MBD：Model-Based Design）控制系統(tǒng)開發(fā)的教學(xué)和科研產(chǎn)品?？刂葡到y(tǒng)如圖2所示，是可對標(biāo)國際先進(jìn)的控制與半實(shí)物仿真領(lǐng)域的產(chǎn)品。