本發(fā)明屬于機(jī)器人關(guān)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種被動(dòng)隨動(dòng)液壓機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。

背景技術(shù)：

液壓轉(zhuǎn)角伺服技術(shù)是將液壓與電機(jī)技術(shù)相結(jié)合，利用各自的優(yōu)點(diǎn)，用電機(jī)的小力矩直接驅(qū)動(dòng)閥芯使閥口打開，讓高壓油作用在閥體上，進(jìn)而得到大輸出力矩。液壓轉(zhuǎn)角自伺服閥是液壓控制系統(tǒng)中的核心元件，其具有精度高、反應(yīng)快的特點(diǎn)，在高精度的機(jī)電一體化系統(tǒng)、航空航天機(jī)載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、大型試驗(yàn)設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用，因而得到國(guó)內(nèi)外科技人員的關(guān)注。

人機(jī)物理接觸安全性會(huì)成為交互機(jī)器人的必備特性，目前人機(jī)物理接觸力超限抑制以力傳感器主動(dòng)脫離接觸為主，而主動(dòng)控制不能第一時(shí)間對(duì)碰撞接觸力進(jìn)行抑制，現(xiàn)有被動(dòng)柔順臂不具有被動(dòng)隨動(dòng)特性，使得對(duì)碰撞接觸力第一時(shí)間抑制效果也不佳，沒法兼顧安全性和運(yùn)動(dòng)性能；因此，有必要設(shè)計(jì)一種兼顧被動(dòng)與隨動(dòng)特性的液壓機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來(lái)提高液壓機(jī)器人關(guān)節(jié)對(duì)碰撞接觸力第一時(shí)間抑制效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題采用的技術(shù)方案如下：

一種被動(dòng)隨動(dòng)液壓機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，包括液壓轉(zhuǎn)角自伺服柔順隨動(dòng)機(jī)構(gòu)和與前關(guān)節(jié)連接的回轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于：所述的液壓轉(zhuǎn)角自伺服柔順隨動(dòng)機(jī)構(gòu)包括缸體2、閥套3、閥芯16、閥體13、左端蓋1和右端蓋12，所述的左端蓋1和右端蓋12分別安裝設(shè)置在缸體2的左右兩端，閥體13同中心地安裝在缸體圓柱形空腔28內(nèi)，閥體13的右端輸出軸伸出右端蓋12，所述的閥芯16右端為閥芯力矩傳遞軸66，閥芯力矩傳遞軸66向右延伸穿過(guò)閥體13右端；

所述的回轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括托盤11、穩(wěn)定環(huán)4、隨動(dòng)盤5、前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7和穩(wěn)定支撐輪機(jī)構(gòu)9，所述的托盤11和穩(wěn)定環(huán)4組成托盤機(jī)構(gòu)，托盤機(jī)構(gòu)同中心地安裝在閥體13右端輸出軸外側(cè)止口上，隨動(dòng)盤5同中心地安裝在閥體13右端的輸出軸上，隨動(dòng)盤5和托盤機(jī)構(gòu)之間同中心地裝有推力球軸承10，隨動(dòng)盤5右端同中心地裝有兩個(gè)深溝球軸承6，閥體13右端端部裝有固定螺母8，閥芯16右端同中心地裝有前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7，前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7上中心對(duì)稱地裝有四個(gè)穩(wěn)定支撐輪機(jī)構(gòu)9，四個(gè)穩(wěn)定支撐輪機(jī)構(gòu)9的穩(wěn)定輪分別安裝于開設(shè)在穩(wěn)定環(huán)4上的四個(gè)穩(wěn)定槽內(nèi)；

所述托盤11和穩(wěn)定環(huán)4通過(guò)螺釘連接，托盤機(jī)構(gòu)、推力球軸承10、隨動(dòng)盤5和深溝球軸承6軸向通過(guò)閥體13輸出軸上的軸肩和閥體13右端端部的固定螺母8固定，托盤機(jī)構(gòu)周向通過(guò)托盤凸止口56與閥體13輸出軸上的閥體凹止口33配合固定，前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7凹止口與閥芯16的凸止口56過(guò)渡配合，穩(wěn)定支撐輪機(jī)構(gòu)9通過(guò)螺栓固定在前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤上；

所述閥體13同中心地安裝在缸體圓柱形空腔28內(nèi)，閥體13左右兩端同中心地裝有兩個(gè)深溝球軸承15，左端深溝球軸承同中心地固定在缸體左軸承槽25內(nèi)，右端深溝球軸承同中心地固定在缸體右軸承槽29內(nèi)；

所述缸體2內(nèi)壁的正上部裝有固定擋塊18，固定擋塊18與閥體13為動(dòng)配合；閥體圓柱形空腔34的外壁設(shè)有葉片22，葉片22與缸體2為動(dòng)配合；

所述閥套3同中心地安裝在閥體圓柱形空腔34內(nèi)，閥套3的左端面與閥體13的左端面通過(guò)圓柱銷固定在一起，閥芯16右端穿過(guò)閥套3同中心地安裝在閥體圓柱形空腔34內(nèi)，閥芯16左端和右端分別裝有兩個(gè)推力球軸承14；

所述左端蓋1的上方和下方對(duì)應(yīng)的設(shè)有左端蓋低壓油通道63和左端蓋高壓油通道24，左端蓋低壓油通道63的出口為低壓油出口t，左端蓋高壓油通道24的入口為高壓油入口p，左端蓋低壓油通道63圓心和左端蓋高壓油通道24的圓心與左端蓋1圓心連線的夾角為150°；

所述缸體2上部沿徑向方向設(shè)有缸體第一低壓油通道26，沿軸向方向設(shè)有缸體第二低壓油通道27，缸體第一低壓油通道26和缸體第二低壓油通道27相通，缸體第二低壓油通道27與左端蓋低壓油通道63相通；缸體2的下部沿軸向方向設(shè)有缸體高壓油通道21，缸體高壓油通道21與左端蓋高壓油通道24相通；

所述缸體第一低壓油通道26的入口與缸體低壓油環(huán)形槽32相通，缸體低壓油環(huán)形槽32與閥體上第一低壓油通道17和閥體下第一低壓油通道23相通，第一徑向低壓油通道上下兩個(gè)部分與閥套左t口40相通，閥套左t口40與閥芯第一環(huán)狀凸臺(tái)上48的矩形槽相通，閥芯第一環(huán)狀凸臺(tái)48上的矩形槽與閥套左a口41相通，閥套左a口41通過(guò)閥體的第一矩形閥口38與對(duì)應(yīng)的第一工作腔相通54；

所述缸體第二低壓油通道27的入口與閥體低壓油環(huán)形槽37相通，閥體低壓油環(huán)形槽37與閥體第二低壓油通道19相通，閥體第二低壓油通道19與閥套右t口47相通，閥套右t口47與閥芯16的第四環(huán)狀凸臺(tái)51上的矩形槽相通，閥芯16的第四環(huán)狀凸臺(tái)51上的矩形槽與閥套右b口46相通，閥套右b口46通過(guò)閥體13的第二矩形閥口39與對(duì)應(yīng)的第二工作腔55相通；

所述缸體高壓油通道21的出口與閥體高壓油環(huán)形槽36相通，閥體高壓油環(huán)形槽36與閥體折線形高壓油通道20相通，閥體折線形高壓油通道20與閥套左p口43和閥套右p口44分別相通，閥套左p口43與閥芯第二環(huán)狀凸臺(tái)49上的矩形槽相通，閥芯第二環(huán)狀凸臺(tái)49上的矩形槽與閥套右a口42相通，閥套右a口42通過(guò)閥體第一矩形閥口38與對(duì)應(yīng)的第一工作腔54相通；

所述閥套右p口44與閥芯第三環(huán)狀凸臺(tái)50上的矩形槽相通，閥芯第三環(huán)狀凸臺(tái)50上的矩形槽與閥套左b口45相通，閥套左b口45通過(guò)閥體的第二矩形閥口39與對(duì)應(yīng)的第二工作腔55相通；

所述閥體13自左到右依次由空心圓柱體、葉片22、圓柱體凸臺(tái)和閥體輸出軸組成；圓柱體的外徑與缸體圓形孔31內(nèi)徑的名義尺寸相同，圓柱體內(nèi)部開有閥體圓柱形空腔34和閥體軸承槽35，閥體圓柱形空腔34內(nèi)徑與閥套3外徑的名義尺寸相同，閥體圓柱形空腔34左端開有兩個(gè)尺寸相同的半圓形圓柱銷孔，兩個(gè)銷孔呈180°分布，圓柱體的左端圓柱面開有兩個(gè)閥體密封槽，缸體低壓油環(huán)形槽37在閥體13左端的兩個(gè)密封槽之間，密封槽之間設(shè)有閥體上第一低壓油通道17和閥體下第一低壓油通道23；

所述圓柱體的外壁下方設(shè)有葉片22，葉片22長(zhǎng)度為缸體圓柱形空腔28的長(zhǎng)度與閥體13的圓柱體凸臺(tái)的長(zhǎng)度之差，葉片22的上下弧面差為缸體圓柱形空腔28的內(nèi)徑與閥體13的圓柱體外徑差的一半；葉片22的下弧面中心處沿軸線方向設(shè)有條狀密封槽，條狀密封槽與葉片22的長(zhǎng)度相等，條狀密封槽嵌有葉片密封條；

所述圓柱體凸臺(tái)的外徑與缸體圓柱形空腔28內(nèi)徑的名義尺寸相同，圓柱體凸臺(tái)的圓柱面開有三個(gè)閥體密封槽，左側(cè)和中間的閥體密封槽間開有閥體低壓油環(huán)形槽37和閥體第二低壓油通道19，中間和右側(cè)的閥體密封槽間開有閥體高壓油環(huán)形槽36和閥體折線型高壓油通道20；

靠近圓柱體凸臺(tái)的空心圓柱體上設(shè)有第二矩形閥口39，在靠近左側(cè)閥體密封槽的空心圓柱體上設(shè)有第一矩形閥口38，第一矩形閥口38和第二矩形閥口39尺寸相同；

所述閥體折線型高壓油通道20口的素線位于第二矩形閥口39中心的素線和第一矩形閥口38中心的素線的正中間，第二矩形閥口39中心的素線和第一矩形閥口38中心的素線的夾角為θ，其大小為

式(1)中：b1為葉片內(nèi)壁的弧長(zhǎng)；b2為矩形閥口在空心圓柱體上的弧長(zhǎng)；r為空心圓柱體的外徑；

閥體13內(nèi)部同中心地設(shè)有通孔，通孔直徑略大于閥芯力矩傳遞軸66直徑，通孔左端與閥體軸承槽35相通，輸出軸右端外壁中心對(duì)稱地設(shè)有兩個(gè)閥體凹止口33，閥體13右端通孔內(nèi)側(cè)開設(shè)有內(nèi)螺紋，與螺母8上外螺紋旋合連接。

所述閥芯16自左到右設(shè)有圓柱體、第一環(huán)狀凸臺(tái)48、第二環(huán)狀凸臺(tái)49、第三環(huán)狀凸臺(tái)50、第四環(huán)狀凸臺(tái)51，第五環(huán)狀凸臺(tái)52和閥芯力矩傳遞軸66，第一環(huán)狀凸臺(tái)48、第二環(huán)狀凸臺(tái)49、第三環(huán)狀凸臺(tái)50和第四環(huán)狀凸臺(tái)51的右側(cè)邊分別開有兩個(gè)尺寸相同的矩形槽，兩個(gè)矩形槽呈180°分布，每?jī)蓚€(gè)矩形槽位于各自的同一個(gè)圓周線上；第一環(huán)狀凸臺(tái)48的兩個(gè)矩形槽中心線和第三環(huán)狀凸臺(tái)50的兩個(gè)矩形槽中心線分別軸心對(duì)稱的位于兩條素線上，第二環(huán)狀凸臺(tái)49的兩個(gè)矩形槽中心線和第四環(huán)狀凸臺(tái)51的兩個(gè)矩形槽中心線分別位于軸心對(duì)稱的另兩條素線上，每條素線相差90°；

所述閥芯16左端圓柱體直徑等于推力球軸承14的內(nèi)徑，略小于左端蓋1中心孔的直徑，閥芯16右端為閥芯力矩傳遞軸66，閥芯力矩傳遞軸66直徑略小于閥體13右端通孔的直徑，閥芯力矩傳遞軸66右端末端設(shè)有凸止口53；

所述閥套3由六個(gè)環(huán)狀凸臺(tái)和五個(gè)凹槽組成，環(huán)狀凸臺(tái)和凹槽交替布置；閥套左端環(huán)狀凸臺(tái)開有兩個(gè)半圓形圓柱銷孔，兩個(gè)銷孔呈180°布置；第一個(gè)凹槽和第五個(gè)凹槽上分別開有兩個(gè)矩形口，兩個(gè)矩形口呈180°布置，第一個(gè)凹槽上的兩個(gè)矩形口為閥套左t口40，第五個(gè)凹槽上的兩個(gè)矩形口為閥套右t口47；閥套3中間的三個(gè)凹槽的左邊和右邊分別開有一組矩形口，每組矩形口由兩個(gè)相互呈180°布置的矩形口組成；五個(gè)凹槽上的矩形口尺寸相同，五個(gè)凹槽上的矩形口中心線均位于各自對(duì)應(yīng)的同一素線上，五個(gè)凹槽上的矩形口的尺寸與閥芯16上四個(gè)凸臺(tái)的矩形槽尺寸相同；

閥套3中間三個(gè)凹槽上左邊的每組矩形口的左側(cè)面與相鄰環(huán)狀凸臺(tái)的右側(cè)面為同一平面，中間三個(gè)凹槽上的右邊的每組矩形口的右側(cè)面與相鄰環(huán)狀凸臺(tái)的左側(cè)面為同一平面；閥套3中間的六組矩形口從左到右依次為閥套左a口41、閥套右a口42、閥套左p口43、閥套右p口44、閥套左b口45和閥套右b口46。

所述固定擋塊18分為固定擋塊上部弧形擋片和固定擋塊下部弧形錐臺(tái)狀擋塊兩個(gè)部分，固定擋塊上部的軸向長(zhǎng)度為缸體圓柱形空腔28的長(zhǎng)度與閥體13圓柱形凸臺(tái)的長(zhǎng)度之差，固定擋塊下部弧形錐臺(tái)的上下弧面差為缸體2外徑與閥體13圓柱體外徑差的一半；固定擋塊18的下弧面中心處沿軸線方向設(shè)有條狀密封槽，條狀密封槽與固定擋塊18的長(zhǎng)度相等，條狀密封槽嵌有擋塊密封條。

所述右端蓋12蓋體中心圓孔兩側(cè)徑向?qū)ΨQ開設(shè)有環(huán)狀密封條槽57，環(huán)狀密封條槽57內(nèi)嵌有環(huán)狀密封條。

所述托盤機(jī)構(gòu)由圓盤形托盤11和穩(wěn)定環(huán)4通過(guò)螺栓連接組成，托盤11中心開設(shè)通孔，通孔上對(duì)稱地設(shè)有兩個(gè)托盤凸止口56，托盤凸止口56與閥體13輸出軸上的凹止口33位置相對(duì)應(yīng)，穩(wěn)定環(huán)4右端設(shè)有周向等距對(duì)稱開設(shè)的四個(gè)輪槽64和周向等距對(duì)稱開設(shè)的四個(gè)擋塊65，每個(gè)擋塊64與相鄰的輪槽65呈45°角間隔布置。

所述隨動(dòng)盤5為階梯形圓柱體，隨動(dòng)盤5內(nèi)部分為三個(gè)圓柱腔體，左端腔體、中部第一圓柱形空腔58和右端第二圓柱形空腔59，第一圓柱形空腔58的直徑與深溝球軸承6的外壁周向直徑相同，第一圓柱形空腔58的長(zhǎng)度等于兩個(gè)深溝球軸承6的長(zhǎng)度，第二圓柱形空腔59的直徑大于第一圓柱形空腔58的直徑，第二圓柱形空腔59的長(zhǎng)度為第一圓柱形空腔58右端到前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7左端的距離。

所述前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7為圓盤形，圓盤中心開設(shè)有凹止口，前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7周向中心對(duì)稱地開有四對(duì)螺栓孔和四個(gè)凹止口，每隊(duì)螺栓孔對(duì)稱分布在一個(gè)凹止口兩側(cè)。

所述穩(wěn)定支撐輪機(jī)構(gòu)9包括支撐輪60、支撐板61和彈簧62，所述的支撐輪60包括左側(cè)滑輪、中段滑桿和右端凸止口，支撐輪60上左側(cè)滑輪的直徑與穩(wěn)定環(huán)4上輪槽直徑相同，支撐輪60中段滑桿上套設(shè)有彈簧62，所述支撐板61中部開孔套設(shè)在支撐輪60中段滑桿上，支撐板61兩端對(duì)稱開設(shè)有螺栓孔，支撐輪60右端凸止口與前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7上凹止口尺寸相同，止口之間采用間隙配合，支撐板61上的螺栓孔與前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7上對(duì)應(yīng)的凹止口兩側(cè)的螺栓孔相配合。

采用上述技術(shù)方案，當(dāng)前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7端的力傳遞到關(guān)節(jié)上超過(guò)安全指標(biāo)時(shí)，連接閥芯16的穩(wěn)定支撐輪機(jī)構(gòu)9與連接閥體13右端輸出軸的托盤機(jī)構(gòu)上的穩(wěn)定環(huán)4分離，前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7帶動(dòng)閥芯16轉(zhuǎn)動(dòng)，由于自伺服機(jī)理，閥芯16的傳動(dòng)力傳遞給閥體13，使得閥體13的輸出軸被動(dòng)跟隨運(yùn)動(dòng)，從而使機(jī)構(gòu)向降低沖擊力的方向運(yùn)動(dòng)。

裝置總高壓油進(jìn)口p通過(guò)左端蓋高壓油通道24進(jìn)入缸體高壓油通道，然后進(jìn)入閥體高壓油環(huán)形槽36，再進(jìn)入閥體折線形高壓油通道20，最后進(jìn)入閥套左p口43和閥套右p口44。

當(dāng)閥芯16相對(duì)于閥套3逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，高壓油由閥套左p口43進(jìn)入閥芯16的第二環(huán)狀凸臺(tái)48上的矩形槽，接著進(jìn)入閥套右a口42，最后通過(guò)閥體13的第一矩形閥口38進(jìn)入第一工作腔54，推動(dòng)葉片22逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使閥體13跟隨閥芯16運(yùn)動(dòng)，第二工作腔55的低壓油則通過(guò)閥體13的第二矩形閥口39進(jìn)入閥套右b口46，再進(jìn)入閥芯16的第四環(huán)狀凸臺(tái)上51的矩形槽，最后進(jìn)入閥套右t口52。

當(dāng)閥芯16相對(duì)于閥套3順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，高壓油由閥套右p口44進(jìn)入閥芯16的第三環(huán)狀凸臺(tái)50上的矩形槽，接著進(jìn)入閥套左b口45，最后通過(guò)閥體13的第二矩形閥口39進(jìn)入第二工作腔55，推動(dòng)葉片22順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使閥體13跟隨閥芯16運(yùn)動(dòng)，第一工作腔54的低壓油則通過(guò)閥體13的第一矩形閥口38進(jìn)入閥套左a口41，再進(jìn)入閥芯16的第一環(huán)狀凸臺(tái)上48的矩形槽，最后進(jìn)入閥套左t口40。

閥套左t口40的低壓油通過(guò)閥體上第一低壓油通道17和閥體下第一低壓油通道23進(jìn)入缸體低壓油環(huán)形槽36，再進(jìn)入缸體第一低壓油通道26，再經(jīng)過(guò)左端蓋低壓油通道63進(jìn)入低壓油出口t逐步回流；閥套右t口47的低壓油則通過(guò)閥體第二低壓通道19進(jìn)入閥體低壓油環(huán)形槽37，再經(jīng)過(guò)缸體第二低壓油通道27進(jìn)入左端蓋低壓油道63，最后通過(guò)低壓油出口t逐步回流。

當(dāng)閥套左a口41與第一工作腔54相通時(shí)，閥套左b口45則與第二工作腔55相通，閥套右a口42和閥套右b口46則與第一工作腔54和第二工作腔55均不相通；當(dāng)閥套右a口42與第一工作腔54相通時(shí)，閥套右b口46與第二工作腔相通55，閥套左a口42和閥套左b口45則與第一工作腔54和第二工作腔55均不相通。除上述情況外，閥套閥口與第一工作腔54和第二工作腔55均不相通。

當(dāng)沖擊力消失后機(jī)構(gòu)又恢復(fù)到穩(wěn)定支撐狀態(tài)。

在傳統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用中，機(jī)器人一般進(jìn)行裝配、噴漆和弧焊等作業(yè)，需要研究的物理接觸較少，人們主要關(guān)注機(jī)器人的位置控制問題。但隨著機(jī)器人應(yīng)用范圍的拓展，涉及與環(huán)境間的物理接觸越來(lái)越多，問題也越來(lái)越突出。現(xiàn)有人機(jī)物理交互對(duì)接觸力超限抑制以力傳感器檢測(cè)，主動(dòng)脫離接觸為主，而有些碰撞接觸在主動(dòng)控制還沒來(lái)得及反應(yīng)前，碰撞的不利后果已經(jīng)形成，這就需要能在碰撞第一時(shí)間對(duì)碰撞接觸力進(jìn)行抑制；現(xiàn)有研究沒有將關(guān)節(jié)柔順性和被動(dòng)隨動(dòng)特性結(jié)合來(lái)對(duì)碰撞接觸力進(jìn)行抑制，同時(shí)機(jī)器人關(guān)節(jié)對(duì)碰撞接觸力抑制效果不佳。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開的被動(dòng)隨動(dòng)液壓機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)具有隨動(dòng)特性和多級(jí)柔順度，在遭遇意外碰撞時(shí)能快速切換到低剛度模式，使整個(gè)機(jī)構(gòu)脫離危險(xiǎn)，危險(xiǎn)解除后再回到高剛度模式，該機(jī)構(gòu)具有人機(jī)物理接觸被動(dòng)柔順安全性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的a-a剖面示意圖；

圖3是左端蓋的左視圖；

圖4是圖3的b-b剖面示意圖；

圖5是缸體的左視圖；

圖6是圖5的c-c剖面示意圖；

圖7是閥體的左視圖；

圖8是圖7的d-d剖面示意圖；

圖9是閥體的主視圖；

圖10是閥體的仰視圖；

圖11是閥套的俯視圖；

圖12是圖11的e-e剖面示意圖；

圖13是閥芯的俯視圖；

圖14是圖13的f-f剖面示意圖；

圖15是圖1的g-g剖面示意圖；

圖16是圖1的h-h剖面示意圖；

圖17是托盤的左視圖；

圖18是圖17的i-i剖面示意圖；

圖19是穩(wěn)定環(huán)的一種立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖20是右端蓋的左視圖；

圖21是圖20的j-j剖面示意圖；

圖22是隨動(dòng)環(huán)的右視圖；

圖23是圖22的k-k剖面示意圖；

圖24是前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤的一種立體結(jié)構(gòu)試圖；

圖25是穩(wěn)定支撐輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖：

圖26是圖25的l-l剖面示意圖；

其中：左端蓋1，缸體2，閥套3，穩(wěn)定環(huán)4，隨動(dòng)盤5，深溝球軸承6，前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7，固定螺母8，穩(wěn)定支撐輪機(jī)構(gòu)9，推力球軸承10，托盤11，右端蓋12，閥體13，推力球軸承14，深溝球軸承15，閥芯16，閥體上第一低壓油通道17，固定擋塊18，閥體第二低壓油通道19，閥體折線形高壓油通道20，缸體高壓油通道21，葉片22，閥體下第一低壓油通道23，左端蓋高壓油通道24，缸體左軸承槽25，缸體第一低壓油通道26，缸體第二低壓油通道27，缸體圓柱形空腔28，缸體右軸承槽29，缸體高壓油通道30，缸體圓形孔31，缸體低壓油環(huán)形槽32，閥體凹止口33，閥體圓柱形空腔34，閥體軸承槽35，閥體高壓油環(huán)形槽36，閥體低壓油環(huán)形槽37，第一矩形閥口38，第二矩形閥口39，閥套左t口40，閥套左a口41，閥套右a口42，閥套左p口43，閥套右p口44，閥套左b口45，閥套右b口46，閥套右t口47，第一環(huán)狀凸臺(tái)48，第二環(huán)狀凸臺(tái)49，第三環(huán)狀凸臺(tái)50，第四環(huán)狀凸臺(tái)51，第五環(huán)狀凸臺(tái)52，閥芯凸止口53，第一工作腔54，第二工作腔55，托盤凸止口56，環(huán)狀密封條槽57，第一圓柱形空腔58，第二圓柱形空腔59，支撐板60，支撐輪61，彈簧62，左端蓋低壓油通道63，輪槽64，擋塊65，閥芯力矩傳遞軸66。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明，如圖1-2所示，一種被動(dòng)隨動(dòng)液壓機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，包括液壓轉(zhuǎn)角自伺服柔順隨動(dòng)機(jī)構(gòu)和與前關(guān)節(jié)連接的回轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于：所述的液壓轉(zhuǎn)角自伺服柔順隨動(dòng)機(jī)構(gòu)包括缸體2、閥套3、閥芯16、閥體13、左端蓋1和右端蓋12，所述的左端蓋1和右端蓋12分別安裝設(shè)置在缸體2的左右兩端，閥體13同中心地安裝在缸體圓柱形空腔28內(nèi)，閥體13的右端輸出軸伸出右端蓋12，所述的閥芯16右端為閥芯力矩傳遞軸66，閥芯力矩傳遞軸66向右延伸穿過(guò)閥體13右端；

所述的回轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括托盤11、穩(wěn)定環(huán)4、隨動(dòng)盤5、前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7和穩(wěn)定支撐輪機(jī)構(gòu)9，所述的托盤11和穩(wěn)定環(huán)4組成托盤機(jī)構(gòu)，托盤機(jī)構(gòu)同中心地安裝在閥體13右端輸出軸外側(cè)止口上，隨動(dòng)盤5同中心地安裝在閥體13右端的輸出軸上，隨動(dòng)盤5和托盤機(jī)構(gòu)之間同中心地裝有推力球軸承10，隨動(dòng)盤5右端同中心地裝有兩個(gè)深溝球軸承6，閥體13右端端部裝有固定螺母8，閥芯16右端同中心地裝有前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7，前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7上中心對(duì)稱地裝有四個(gè)穩(wěn)定支撐輪機(jī)構(gòu)9，四個(gè)穩(wěn)定支撐輪機(jī)構(gòu)9的穩(wěn)定輪分別安裝于開設(shè)在穩(wěn)定環(huán)4上的四個(gè)穩(wěn)定槽內(nèi)。

如圖1所示，所述托盤11和穩(wěn)定環(huán)4通過(guò)螺釘連接，托盤機(jī)構(gòu)、推力球軸承10、隨動(dòng)盤5和深溝球軸承6軸向通過(guò)閥體13輸出軸上的軸肩和閥體13右端端部的固定螺母8固定，托盤機(jī)構(gòu)周向通過(guò)托盤凸止口56與閥體13輸出軸上的閥體凹止口33配合固定，前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7凹止口與閥芯16的凸止口56過(guò)渡配合，穩(wěn)定支撐輪機(jī)構(gòu)9通過(guò)螺栓固定在前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤上。

如圖2所示，閥體13同中心地安裝在缸體圓柱形空腔28內(nèi)，閥體13左右兩端同中心地裝有兩個(gè)深溝球軸承15，左端深溝球軸承同中心地固定在缸體左軸承槽25內(nèi)，右端深溝球軸承同中心地固定在缸體右軸承槽29內(nèi)；缸體2內(nèi)壁的正上部裝有固定擋塊18，固定擋塊18與閥體13為動(dòng)配合；閥體圓柱形空腔34的外壁設(shè)有葉片22，葉片22與缸體2為動(dòng)配合；閥套3同中心地安裝在閥體圓柱形空腔34內(nèi)，閥套3的左端面與閥體13的左端面通過(guò)圓柱銷固定在一起，閥芯16右端穿過(guò)閥套3同中心地安裝在閥體圓柱形空腔34內(nèi)，閥芯16左端和右端分別裝有兩個(gè)推力球軸承14。

如圖2、圖4和圖6所示，左端蓋1的上方和下方對(duì)應(yīng)的設(shè)有左端蓋低壓油通道63和左端蓋高壓油通道24，左端蓋低壓油通道63的出口為低壓油出口t，左端蓋高壓油通道24的入口為高壓油入口p，左端蓋低壓油通道63圓心和左端蓋高壓油通道24的圓心與左端蓋1圓心連線的夾角為150°。

如圖2-16所示，缸體2的上部沿徑向方向設(shè)有缸體第一低壓油通道26，沿軸向方向設(shè)有缸體第二低壓油通道27，缸體第一低壓油通道26和缸體第二低壓油通道27相通，缸體第二低壓油通道27與左端蓋低壓油通道63相通；缸體2的下部沿軸向方向設(shè)有缸體高壓油通道21，缸體高壓油通道21與左端蓋高壓油通道24相通。

如圖2-16所示，缸體第一低壓油通道26的入口與缸體低壓油環(huán)形槽32相通，缸體低壓油環(huán)形槽32與閥體上第一低壓油通道17和閥體下第一低壓油通道23相通，第一徑向低壓油通道上下兩個(gè)部分與閥套左t口40相通，閥套左t口40與閥芯第一環(huán)狀凸臺(tái)上48的矩形槽相通，閥芯第一環(huán)狀凸臺(tái)48上的矩形槽與閥套左a口41相通，閥套左a口41通過(guò)閥體的第一矩形閥口38與對(duì)應(yīng)的第一工作腔相通54。

如圖2-16所示，缸體第二低壓油通道27的入口與閥體低壓油環(huán)形槽37相通，閥體低壓油環(huán)形槽37與閥體第二低壓油通道19相通，閥體第二低壓油通道19與閥套右t口47相通，閥套右t口47與閥芯16的第四環(huán)狀凸臺(tái)51上的矩形槽相通，閥芯16的第四環(huán)狀凸臺(tái)51上的矩形槽與閥套右b口46相通，閥套右b口46通過(guò)閥體13的第二矩形閥口39與對(duì)應(yīng)的第二工作腔55相通。

如圖2-16所示，缸體高壓油通道21的出口與閥體高壓油環(huán)形槽36相通，閥體高壓油環(huán)形槽36與閥體折線形高壓油通道20相通，閥體折線形高壓油通道20與閥套左p口43和閥套右p口44分別相通，閥套左p口43與閥芯第二環(huán)狀凸臺(tái)49上的矩形槽相通，閥芯第二環(huán)狀凸臺(tái)49上的矩形槽與閥套右a口42相通，閥套右a口42通過(guò)閥體第一矩形閥口38與對(duì)應(yīng)的第一工作腔54相通。

如圖11和圖13所示，閥套右p口44與閥芯第三環(huán)狀凸臺(tái)50上的矩形槽相通，閥芯第三環(huán)狀凸臺(tái)50上的矩形槽與閥套左b口45相通，閥套左b口45通過(guò)閥體的第二矩形閥口39與對(duì)應(yīng)的第二工作腔55相通。

如圖9所示，閥體13自左到右依次由空心圓柱體、葉片22、圓柱體凸臺(tái)和閥體輸出軸組成；圓柱體的外徑與缸體圓形孔31內(nèi)徑的名義尺寸相同，圓柱體內(nèi)部開有閥體圓柱形空腔34和閥體軸承槽35，閥體圓柱形空腔34內(nèi)徑與閥套3外徑的名義尺寸相同，閥體圓柱形空腔34左端開有兩個(gè)尺寸相同的半圓形圓柱銷孔，兩個(gè)銷孔呈180°分布，圓柱體的左端圓柱面開有兩個(gè)閥體密封槽，缸體低壓油環(huán)形槽37在閥體13左端的兩個(gè)密封槽之間，密封槽之間設(shè)有閥體上第一低壓油通道17和閥體下第一低壓油通道23；

圓柱體的外壁下方設(shè)有葉片22，葉片22長(zhǎng)度為缸體圓柱形空腔28的長(zhǎng)度與閥體13的圓柱體凸臺(tái)的長(zhǎng)度之差，葉片22的上下弧面差為缸體圓柱形空腔28的內(nèi)徑與閥體13的圓柱體外徑差的一半；葉片22的下弧面中心處沿軸線方向設(shè)有條狀密封槽，條狀密封槽與葉片22的長(zhǎng)度相等，條狀密封槽嵌有葉片密封條；

圓柱體凸臺(tái)的外徑與缸體圓柱形空腔28內(nèi)徑的名義尺寸相同，圓柱體凸臺(tái)的圓柱面開有三個(gè)閥體密封槽，左側(cè)和中間的閥體密封槽間開有閥體低壓油環(huán)形槽37和閥體第二低壓油通道19，中間和右側(cè)的閥體密封槽間開有閥體高壓油環(huán)形槽36和閥體折線型高壓油通道20；

靠近圓柱體凸臺(tái)的空心圓柱體上設(shè)有第二矩形閥口39，在靠近左側(cè)閥體密封槽的空心圓柱體上設(shè)有第一矩形閥口38，第一矩形閥口38和第二矩形閥口39尺寸相同；

閥體折線型高壓油通道20口的素線位于第二矩形閥口39中心的素線和第一矩形閥口38中心的素線的正中間，第二矩形閥口39中心的素線和第一矩形閥口38中心的素線的夾角為θ，其大小為

式(1)中：b1為葉片內(nèi)壁的弧長(zhǎng)；b2為矩形閥口在空心圓柱體上的弧長(zhǎng)；r為空心圓柱體的外徑；

閥體13內(nèi)部同中心地設(shè)有通孔，通孔直徑略大于閥芯力矩傳遞軸66直徑，通孔左端與閥體軸承槽35相通，輸出軸右端外壁中心對(duì)稱地設(shè)有兩個(gè)閥體凹止口33。

如圖8所示，閥體13內(nèi)部同中心地設(shè)有通孔，通孔直徑略大于閥芯力矩傳遞軸66，通孔左端與閥體軸承槽35相通，輸出軸右端外壁中心對(duì)稱地設(shè)有兩個(gè)閥體凹止口33，閥體13右端通孔內(nèi)側(cè)開設(shè)有內(nèi)螺紋，螺母8內(nèi)部中空，與閥芯力矩傳遞軸66間隙配合，螺母外部螺紋與閥體13內(nèi)側(cè)螺紋旋合連接，使得螺母8固定在閥體13右側(cè)端，通過(guò)螺母外側(cè)端頭對(duì)安裝在閥體13外側(cè)壁的軸承和隨動(dòng)盤等進(jìn)行軸向限位。

如圖13和圖14所示，閥芯16自左到右設(shè)有圓柱體、第一環(huán)狀凸臺(tái)48、第二環(huán)狀凸臺(tái)49、第三環(huán)狀凸臺(tái)50、第四環(huán)狀凸臺(tái)51，第五環(huán)狀凸臺(tái)52和閥芯力矩傳遞軸66，第一環(huán)狀凸臺(tái)48、第二環(huán)狀凸臺(tái)49、第三環(huán)狀凸臺(tái)50和第四環(huán)狀凸臺(tái)51的右側(cè)邊分別開有兩個(gè)尺寸相同的矩形槽，兩個(gè)矩形槽呈180°分布，每?jī)蓚€(gè)矩形槽位于各自的同一個(gè)圓周線上；第一環(huán)狀凸臺(tái)48的兩個(gè)矩形槽中心線和第三環(huán)狀凸臺(tái)50的兩個(gè)矩形槽中心線分別軸心對(duì)稱的位于兩條素線上，第二環(huán)狀凸臺(tái)49的兩個(gè)矩形槽中心線和第四環(huán)狀凸臺(tái)51的兩個(gè)矩形槽中心線分別位于軸心對(duì)稱的另兩條素線上，每條素線相差90°；

閥芯16左端圓柱體直徑等于推力球軸承14的內(nèi)徑，略小于左端蓋1中心孔的直徑，閥芯16右端為閥芯力矩傳遞軸66，閥芯力矩傳遞軸66直徑略小于閥體13右端通孔的直徑，閥芯力矩傳遞軸66右端末端設(shè)有凸止口53。

如圖11和圖12所示，閥套3由六個(gè)環(huán)狀凸臺(tái)和五個(gè)凹槽組成，環(huán)狀凸臺(tái)和凹槽交替布置；閥套左端環(huán)狀凸臺(tái)開有兩個(gè)半圓形圓柱銷孔，兩個(gè)銷孔呈180°布置；第一個(gè)凹槽和第五個(gè)凹槽上分別開有兩個(gè)矩形口，兩個(gè)矩形口呈180°布置，第一個(gè)凹槽上的兩個(gè)矩形口為閥套左t口40，第五個(gè)凹槽上的兩個(gè)矩形口為閥套右t口47；閥套3中間的三個(gè)凹槽的左邊和右邊分別開有一組矩形口，每組矩形口由兩個(gè)相互呈180°布置的矩形口組成；五個(gè)凹槽上的矩形口尺寸相同，五個(gè)凹槽上的矩形口中心線均位于各自對(duì)應(yīng)的同一素線上，五個(gè)凹槽上的矩形口的尺寸與閥芯16上四個(gè)凸臺(tái)的矩形槽尺寸相同；

閥套3中間三個(gè)凹槽上左邊的每組矩形口的左側(cè)面與相鄰環(huán)狀凸臺(tái)的右側(cè)面為同一平面，中間三個(gè)凹槽上的右邊的每組矩形口的右側(cè)面與相鄰環(huán)狀凸臺(tái)的左側(cè)面為同一平面；閥套3中間的六組矩形口從左到右依次為閥套左a口41、閥套右a口42、閥套左p口43、閥套右p口44、閥套左b口45和閥套右b口46。

如圖2和圖15所示，固定擋塊18分為固定擋塊上部弧形擋片和固定擋塊下部弧形錐臺(tái)狀擋塊兩個(gè)部分，固定擋塊上部的軸向長(zhǎng)度為缸體圓柱形空腔28的長(zhǎng)度與閥體13圓柱形凸臺(tái)的長(zhǎng)度之差，固定擋塊下部弧形錐臺(tái)的上下弧面差為缸體2外徑與閥體13圓柱體外徑差的一半；固定擋塊18的下弧面中心處沿軸線方向設(shè)有條狀密封槽，條狀密封槽與固定擋塊18的長(zhǎng)度相等，條狀密封槽嵌有擋塊密封條。

如圖1、圖20和圖21所示，右端蓋12蓋體中心圓孔兩側(cè)徑向?qū)ΨQ開設(shè)有環(huán)狀密封條槽57，環(huán)狀密封條槽57內(nèi)嵌有環(huán)狀密封條。

如圖1、圖17、圖18和圖19所示，托盤機(jī)構(gòu)由圓盤形托盤11和穩(wěn)定環(huán)4通過(guò)螺栓連接組成，托盤11中心開設(shè)通孔，通孔上對(duì)稱地設(shè)有兩個(gè)托盤凸止口56，托盤凸止口56與閥體13輸出軸上的凹止口33位置相對(duì)應(yīng)，穩(wěn)定環(huán)4右端設(shè)有周向等距對(duì)稱開設(shè)的四個(gè)輪槽64和周向等距對(duì)稱開設(shè)的四個(gè)擋塊65，每個(gè)擋塊64與相鄰的輪槽65呈45°角間隔布置。

如圖22和圖23所示，隨動(dòng)盤5為階梯形圓柱體，隨動(dòng)盤5內(nèi)部分為三個(gè)圓柱腔體，左端腔體、中部第一圓柱形空腔58和右端第二圓柱形空腔59，第一圓柱形空腔58的直徑與深溝球軸承6的外壁周向直徑相同，第一圓柱形空腔58的長(zhǎng)度等于兩個(gè)深溝球軸承6的長(zhǎng)度，第二圓柱形空腔59的直徑大于第一圓柱形空腔58的直徑，第二圓柱形空腔59的長(zhǎng)度為第一圓柱形空腔58右端到前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7左端的距離。

如圖24所示，前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7為圓盤形，圓盤中心開設(shè)有凹止口，前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7周向中心對(duì)稱地開有四對(duì)螺栓孔和四個(gè)凹止口，每隊(duì)螺栓孔對(duì)稱分布在一個(gè)凹止口兩側(cè)。

如圖25和圖26所示，穩(wěn)定支撐輪機(jī)構(gòu)9包括支撐輪60、支撐板61和彈簧62，所述的支撐輪60包括左側(cè)滑輪、中段滑桿和右端凸止口，支撐輪60上左側(cè)滑輪的直徑與穩(wěn)定環(huán)4上輪槽直徑相同，支撐輪60中段滑桿上套設(shè)有彈簧62，所述支撐板61中部開孔套設(shè)在支撐輪60中段滑桿上，支撐板61兩端對(duì)稱開設(shè)有螺栓孔，支撐輪60右端凸止口與前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7上凹止口尺寸相同，止口之間采用間隙配合，支撐板61上的螺栓孔與前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7上對(duì)應(yīng)的凹止口兩側(cè)的螺栓孔相配合。

采用上述技術(shù)方案，當(dāng)前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7端的力傳遞到關(guān)節(jié)上超過(guò)安全指標(biāo)時(shí)，連接閥芯16的穩(wěn)定支撐輪機(jī)構(gòu)9與連接閥體13右端輸出軸的托盤機(jī)構(gòu)上的穩(wěn)定環(huán)4分離，前關(guān)節(jié)力矩傳遞盤7帶動(dòng)閥芯16轉(zhuǎn)動(dòng)，由于自伺服機(jī)理，閥芯16的傳動(dòng)力傳遞給閥體13，使得閥體13的輸出軸被動(dòng)跟隨運(yùn)動(dòng)，從而使機(jī)構(gòu)向降低沖擊力的方向運(yùn)動(dòng)。

裝置總高壓油進(jìn)口p通過(guò)左端蓋高壓油通道24進(jìn)入缸體高壓油通道，然后進(jìn)入閥體高壓油環(huán)形槽36，再進(jìn)入閥體折線形高壓油通道20，最后進(jìn)入閥套左p口43和閥套右p口44。

當(dāng)閥芯16相對(duì)于閥套3逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，高壓油由閥套左p口43進(jìn)入閥芯16的第二環(huán)狀凸臺(tái)48上的矩形槽，接著進(jìn)入閥套右a口42，最后通過(guò)閥體13的第一矩形閥口38進(jìn)入第一工作腔54，推動(dòng)葉片22逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使閥體13跟隨閥芯16運(yùn)動(dòng)，第二工作腔55的低壓油則通過(guò)閥體13的第二矩形閥口39進(jìn)入閥套右b口46，再進(jìn)入閥芯16的第四環(huán)狀凸臺(tái)上51的矩形槽，最后進(jìn)入閥套右t口52。

當(dāng)閥芯16相對(duì)于閥套3順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，高壓油由閥套右p口44進(jìn)入閥芯16的第三環(huán)狀凸臺(tái)50上的矩形槽，接著進(jìn)入閥套左b口45，最后通過(guò)閥體13的第二矩形閥口39進(jìn)入第二工作腔55，推動(dòng)葉片22順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使閥體13跟隨閥芯16運(yùn)動(dòng)，第一工作腔54的低壓油則通過(guò)閥體13的第一矩形閥口38進(jìn)入閥套左a口41，再進(jìn)入閥芯16的第一環(huán)狀凸臺(tái)上48的矩形槽，最后進(jìn)入閥套左t口40。

閥套左t口40的低壓油通過(guò)閥體上第一低壓油通道17和閥體下第一低壓油通道23進(jìn)入缸體低壓油環(huán)形槽36，再進(jìn)入缸體第一低壓油通道26，再經(jīng)過(guò)左端蓋低壓油通道63進(jìn)入低壓油出口t逐步回流；閥套右t口47的低壓油則通過(guò)閥體第二低壓通道19進(jìn)入閥體低壓油環(huán)形槽37，再經(jīng)過(guò)缸體第二低壓油通道27進(jìn)入左端蓋低壓油道63，最后通過(guò)低壓油出口t逐步回流。

當(dāng)閥套左a口41與第一工作腔54相通時(shí)，閥套左b口45則與第二工作腔55相通，閥套右a口42和閥套右b口46則與第一工作腔54和第二工作腔55均不相通；當(dāng)閥套右a口42與第一工作腔54相通時(shí)，閥套右b口46與第二工作腔相通55，閥套左a口42和閥套左b口45則與第一工作腔54和第二工作腔55均不相通。除上述情況外，閥套閥口與第一工作腔54和第二工作腔55均不相通。

當(dāng)沖擊力消失后機(jī)構(gòu)又恢復(fù)到穩(wěn)定支撐狀態(tài)。

本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于上述的實(shí)施例，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變形而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。倘若這些改動(dòng)和變形屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍內(nèi)，則本發(fā)明的意圖也包含這些改動(dòng)和變形在內(nèi)。