一种液压系统及下肢康复训练机器人的制作方法

本实用新型涉及液压驱动技术领域，尤其涉及一种液压系统及下肢康复训练机器人。

背景技术：

现有的液压系统都是通过液压泵将介质压入到液压缸中推动活塞杆运动做功，而液压传动的优点有：1)可以输出大的推力或大转矩。2)能方便实现无级调速，调速范围大，且可在系统运行过程中调速。3)在相同功率条件下，液压传动装置体积小、重量轻、结构紧凑，其布局、安装有很大的灵活性。4)执行元件运动均匀稳定，换向时无换向冲击，而且可实现频繁换向。5)操作简单，调整控制方便，易于实现自动化，特别是和机、电联合使用时，能方便地实现复杂的自动工作循环。6)便于实现过载保护，使用安全、可靠。7)易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造、维修和推广使用等。液压传动存在如此多的优点，但却由于其单一的运动模式，其应用范围受到一定限制。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题之一。为此，本实用提出一种液压系统，该液压系统增加了运动模式，应用范围更广。

本实用解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种液压系统，包括：液压缸、介质箱、换向阀、液压泵，所述换向阀具有导通位及截止位，所述液压缸内具有两个相背设置的腔室，其中一所述腔室内设有活塞杆，两个所述腔室分别与所述换向阀连通，所述介质箱、所述液压泵及所述换向阀顺次连接以形成第一通路，所述介质箱与所述换向阀连接以形成第二通路；

介质经所述第一通路、所述导通位进入其中一所述腔室，以推动所述活塞杆运动，另一所述腔室的介质经所述导通位、所述第二通路回流至所述介质箱；或者，外力驱动所述活塞杆运动时，介质从其中一所述腔室经所述截止位运动至另一所述腔室，未设活塞杆的所述腔室经所述截止位与所述第二通路连通，以实现介质供应或介质回流。

在一些实施例中，所述换向阀为三位四通Y型换向阀，所述导通位为两个，两个所述导通位交替导通，以使所述活塞杆往返运动。

在一些实施例中，所述腔室与所述换向阀连通的通路上设有控制阀，所述控制阀能够对介质的流速进行调节。

在一些实施例中，所述控制阀包括单向阀及与所述单向阀并联设置的节流阀，介质能够经所述换向阀、所述单向阀导入所述腔室，所述腔室内的介质能够经所述节流阀导入所述换向阀。

在一些实施例中，两个所述腔室与所述换向阀连通的通路上各设有一个所述控制阀。

在一些实施例中，未设有活塞杆的所述腔室与所述换向阀连通的通路与一蓄能器连通，所述蓄能器用于蓄油或补给。

在一些实施例中，所述液压系统包括单向截止阀，所述单向截止阀安装于所述第一通路上，且位于所述液压泵的出液口处。

在一些实施例中，所述液压系统包括溢流阀，所述液压泵的出液口与所述单向截止阀之间的通路与所述溢流阀的进液口连通，所述溢流阀的出液口与所述介质箱连通。

在一些实施例中，所述液压系统包括数显式压力开关，所述数显式压力开关连接在第一通路上，以对所述第一通路的压力进行测量、显示及调节。

一种下肢康复训练机器人，包括：

第一支撑架，所述第一支撑架能够穿戴于人体大腿上；

第二支撑架，所述第二支撑架能够穿戴于人体小腿上，所述第一支撑架与所述第二支撑架转动连接；

上述的液压系统，所述液压缸的缸体安装于所述第一支撑架上，所述液压缸的活塞杆与所述第二支撑架转动连接。

本实用新型的有益效果是：在液压泵的作用下，介质经第一通路、导通位进入其中一腔室，以推动活塞杆运动，另一腔室的介质经导通位、第二通路回流至介质箱，如此，液压系统实现对外做功模式；在外力驱动活塞杆运动时，介质从其中一腔室经截止位运动至另一腔室，实现介质在两腔室之间的流通，同时，未设活塞杆的腔室经截止位与第二通路连通，使介质箱能够对未设活塞杆的腔室进行介质供应，或者未设活塞杆的腔室内多余的介质能够回流至介质箱，如此，液压系统实现阻尼模式。上述液压系统具有多种运动模式，扩大了液压系统的应用范围。

进一步地，通过设置控制阀以对介质的流速进行调节，从而在对外做功模式下控制液压杆的运动速度及推力，同时也能够在阻尼模式下增加液压系统的阻尼，甚至实现定点锁死。

利用上述下肢康复训练机器人进行康复训练时，液压系统的对外做功模式可带动第二支撑架相对第一支撑架转动，进而带动人体下肢被动训练；在液压系统处于阻尼模式时，人体小腿带动第二支撑架相对第一支撑架转动，达到人体的主动训练目的。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的液压系统的原理图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参照图1，本实用新型的一种液压系统100包括液压缸110、介质箱120、换向阀130、液压泵140。液压缸110的缸体111内形成有两个相背设置的腔室，将两个腔室分别定义为第一腔室113、第二腔室114，且第二腔室114内设有活塞杆112，因此，第一腔室113也为未设有活塞杆112的腔室，第二腔室114也为设有活塞杆112的腔室。第一腔室113及第二腔室114分别与换向阀130连通，介质箱120、液压泵140及换向阀130顺次连接以形成第一通路，介质箱120与换向阀130连接以形成第二通路。换向阀130具有导通位及截止位131，其中导通位为两个，将两个导通位分别定义为第一导通位132及第二导通位133。

在液压泵140运行、换向阀130的第一导通位132导通时，介质箱120内的介质能够沿第一通路进入第一导通位132，并进一步流入第一腔室113，以迫使活塞杆112右移而伸出缸体111的长度增加，同时，第二腔室114内的介质能够经第一导通位132、第二通路回流至介质箱120。在液压泵140运行、换向阀130的第二导通位133导通时，介质箱120内的介质能够沿第一通路进入第二导通位133，并进一步流入第二腔室114，以迫使活塞杆112左移而缩回缸体111内，同时，第一腔室113内的介质能够经第二导通位133、第二通路回流至介质箱120。在第一导通位132与第二导通位133交替导通时，活塞杆112能够实现往返运动，从而实现液压系统100的持续对外做功。

另外，液压泵140停止运行、换向阀130的截止位131导通、外力驱动活塞杆112右移而伸出缸体111的长度增加时，第二腔室114内的介质经截止位131流至第一腔室113，同时，由于活塞杆112设置在第二腔室114内，在活塞杆112移动时，第一腔室113内的空间变化量大于第二腔室114内的空间变化量，即第一腔室113内需要的介质量大于第二腔室114排出的介质量，因此，介质箱120内的介质经第二通路、截止位131流入第一腔室113，以为第一腔室113供应介质。而在液压泵140停止运行、换向阀130的截止位131导通、外力驱动活塞杆112左移而缩回缸体111时，第一腔室113排出的介质量大于第二腔室114需要的介质量，因此，第一腔室113内的一部分介质经截止位131流至第二腔室114，多余的介质经截止位131、第二通路回流至介质箱120内。介质在流动的过程中会通过活塞杆112对外产生阻力，如此便实现了液压系统100的持续阻尼模式。

上述液压系统100不仅具有对外做功模式，还具有阻尼模式，解决了常规液压系统100模式单一的问题，扩大了液压系统100的应用范围。

具体地，换向阀130为三位四通Y型换向阀，在电机的作用下，第一导通位132与第二导通位133交替导通，以使活塞杆112往返运动，而且在电机的作用下，可以在导通位与截止位131之间进行选择。

在一实施例中，腔室与换向阀130连通的通路上设有控制阀150，控制阀150能够对介质的流速进行调节，从而对活塞杆112的运动速度进行调节，而且也能够在阻尼模式下调节对外产生阻力的大小。

进一步地，控制阀150包括单向阀151及与单向阀151并联设置的节流阀152，介质能够经换向阀130、单向阀151导入腔室，腔室内的介质能够经节流阀152导入换向阀130。如此设置，即可使介质顺利的导入腔室，而在从腔室导出时受到一定的阻力控制。具体在本实施例中，两个腔室与换向阀130连通的通路上各设有一个控制阀150。在介质经换向阀130、左侧控制阀150中的单向阀151导入第一腔室113时，第二腔室114内的介质经右侧控制阀150中的节流阀152导入换向阀130，通过调节节流阀152以对第二腔室114导出介质的流速进行控制，即可对活塞杆112的运动速度进行控制。第一腔室113导出介质，第二腔室114导入介质的情况亦然。另外，在阻尼模式下，如果调节节流阀152直至节流阀152关闭，即可将活塞杆112固定在特定位置，防止活塞杆112运动，从而实现定点锁死。

在一实施例中，第一腔室113与换向阀130连通的通路与一蓄能器160连通，蓄能器160用于蓄油或补给。由于活塞杆112设置在第二腔室114内，在活塞杆112移动时，第一腔室113内的空间变化量大于第二腔室114内的空间变化量，即第一腔室113内需要的介质量大于第二腔室114排出的介质量，第一腔室113排出的介质量也大于第二腔室114需要的介质量。因此，在阻尼模式下，当第一腔室113排出介质时，部分介质会储存在蓄能器160内，在第一腔室113需要介质供应时，蓄能器160内的介质会对第一腔室113进行及时补给，如此，即可减小从介质箱120为第一腔室113补给介质的难度，降低液压缸110发出的噪音强度。

液压系统100包括单向截止阀170，单向截止阀170安装于第一通路上，且位于液压泵140的出液口处。通过设置单向截止阀170可以实现单向导通的作用，防止介质回流至介质箱120。

进一步地，液压系统100包括溢流阀180，液压泵140的出液口与单向截止阀170之间的通路与溢流阀180的进液口连通，溢流阀180的出液口与介质箱120连通。溢流阀180的设置可以对第一通路起到保护作用，防止第一通路压力过大而出现爆管的现象。

液压系统100包括数显式压力开关190，数显式压力开关190连接在第一通路上，以对第一通路的压力进行测量、显示及调节。

本实用新型还包括一种下肢康复训练机器人(未示出)，其包括第一支撑架、第二支撑架及上述的液压系统100。第一支撑架能够穿戴于人体大腿上，第二支撑架能够穿戴于人体小腿上，第一支撑架与第二支撑架转动连接，液压缸110的缸体111安装于第一支撑架上，液压缸110的活塞杆112与第二支撑架转动连接。在液压系统100处于对外做功模式时，活塞杆112运动以驱动第二支撑架相对第一支撑架旋转，从而带动人体的小腿相对大腿旋转，进而实现人体的被动康复训练。在人体下肢具有一定肌力，液压系统100处于阻尼模式时，人体的小腿相对大腿主动旋转时，即可带动第二支撑架相对第一支撑架转动，活塞杆112会随之运动，通过调节阻力的大小，即可实现人体的主动康复训练。

当然，上述液压系统100并不限于应用于下肢康复训练机器人上，还可以用于上肢、踝关节等其余人体部位的康复训练机器上。上述液压系统100中的介质为油液，在其他实施例中，介质还可以为除油液之外的其他液态介质。

以上具体结构和尺寸数据是对本实用的较佳实施例进行了具体说明，但本实用创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。