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林木球果采集机械手液压系统
林木球果采集机器人属示教再现型机器人。它的移动机构采用J-50拖拉机。它的机械手为5个自由度全液压驱动的机械手，由计算机与电液比例调速阀进行电液比例控制。机械手电液比例控制系统工作原理如图4.2-8所示。
机械手的5个自由度分别由回转马达25、大臂缸22、小臂缸17、腕部缸14和摆动缸8来控制。液压缸11为梳齿状采集爪的开合缸。梳齿状采集爪宽0.5m、长0.85m，为上下2片，可开合。用它来抓取球果。下梳齿左右两侧最外面一齿是新月型侧板，以防止摘下的球果从两侧滚出去。该机械手电液比例控制系统为双泵双回路电液比例控制系统。其中2、3为双联高压齿轮泵，由J-50拖拉机的发动机直接驱动。1、4为电磁溢流阀，它的作用是当电磁铁失电时为泵2、3工作，系统可调压，电磁铁得电时电磁溢流阀1、4使泵2、3分别卸载。全部电器元件均由24V蓄电池供电。左边摆动缸8、开合缸11、小臂缸17及腕部缸14由泵3供油，为一独立系统。右边大臂缸22、回转马达25由液压泵2供油，为另一独立系统。
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图4.2-8机械手电液比例控制系统工作原理图
摆动缸8是驱动采集爪左右摆动的，由电磁阀6来控制，单边摆动角度为135°，摆动速度由节流阀5来调节。阀7、16、21为双向液压锁，是使采集爪摆动后定位之用的。缸11为采集爪开合缸，由电磁阀10来控制。最大开度为上下两齿间距0.9m，由节流阀9来调节其开合时的运动速度。腕部缸14控制采集爪的俯仰，上下俯仰角可达90°。小臂缸17由电磁阀15来控制。由于腕部和小臂缸一般不同时工作，故采用同一电液比例调速阀12进行控制。大臂缸22由电磁阀20来换向，由电液比例调速阀19进行控制。从而构成双泵双回路的电液比例控制系统。该系统负责控制工作中的小臂或大臂与腕部之间的协调动作。回转马达25通过蜗轮蜗杆和齿轮齿圈减速器驱动回转盘并带动机械手左右回转。它的工作速度由节流阀23来调节，转动方向由电磁阀24来控制。压力继电器18是对大臂缸22进行过载保护的，当其作业过程中发生过载时即可发出电信号使泵卸载。
林木球果采集机器人到达作业现场后，机械手自动作业程序如下：
1)起动——将发动机与泵的离合器接合，按下起动键。这时电磁溢流阀l、4通电，使泵2、3处于待工作状态（卸荷状态）；
2)起升定位——小臂先运动，大臂稍滞后2～3s运动，两臂协调动作使采集爪直线上升达到作业高度；
3)回转定位——当采集爪达到作业高度时，由回转马达使采集对准作业树枝；
4)爪俯仰——由腕部缸调整采集爪的俯仰角对准作业树枝；
5)爪摆动——由摆动缸调整采集爪的倾斜角对准作业树枝；
6)爪张开——由开合缸控制采集爪张开；
7)向前抓取——由大、小臂缸协调动作，使采集爪沿树枝生长方向伸向树枝；
8)爪闭合——达到作业深度后采集爪闭合；
9)向后作业——由大、小臂缸协调动作，使采集爪沿树枝生长方向向外撸，将球果撸下；
10)爪仰起——由腕部缸控制采集爪仰起到最大高度，使球果沿管道滚入集果箱中；
11)降工位——下降一定高度对准下一作业树枝，重复作业程序6～10的动作；
12)转工位——由回转马达驱动采集爪对准另一棵树重复作业程序2～11的动作或对准支撑架准备停机。
13)停机——降至最低位后，将大臂先落下，小臂稍滞后2～3s落下。
脱开发动机与液压泵的离合器，停泵关机。
以上机械手各作业程序都由计算机通过电液比例系统的电磁换向阀，电磁溢流阀与电液比例调速阀控制各执行器来完成的。计算机对上述作业过程有“记忆”功能，如不重新调整，将按前次作业过程重复再现。
机械手作业程序与电磁阀动作顺序如下所示
（续）
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由于林木球果采集作业对动作精度不高，同时为了降低生产成本，便于推广应用，故采用开环控制的计算机数字程序控制系统。其控制参数有6个电磁换向阀为12个开关量，加2个电磁溢流阀，共14个开关量，2个电液比例调速阀为两个所示。
林木球果采集机械人是由计算机控制的电液比例系统，能够完成林木球果采集作业中的各种动作要求。性能良好，动作稳定。
图4.2-9林木球果采集机器人计算机数字程序控制系统框图
本文标题：林木球果采集机械手液压系统
分类：液压行业知识
标签： 液压系统 液压马达
