第45卷第8期 2009年8月
机械工程学报
JOURNALOFMECHANICALENGINEERING
DOI:10.3901/JME.2009.08.155
Vo1.45
No.8
Aug.
2009
单组元发动机—
能量自给机器人的新型动力源
夏必忠1汪劲松！谢海波2杨华勇2(1.清华大学深圳研究生院深圳518055：
2.浙江大学流体传动与控制国家重点实验室杭州310027)
摘要：供能问题是目前制约能量自给机器人广泛应用和进步发展的关键技术之一。在对能量自给机器人常规储能动力装置进行比较分析的基础上，阐述了单组元推进剂及单组元发动机的基本概念、释能方式和工作特点，并推导出单组元燃料做功能力的基本特征参数。随后，根据能量自给机器人动作行为的不同，综述了国内外正在开展的不同类型单组元发动机的工作原理和研究现状。结合前期开展的单组元发动机和内燃式液压自由活塞发动机的研究工作，指出了单组元发动机的深入研究所需解决的关键技术问题，认为单组元发动机是解决能量自给机器人供能问题的一种值得深入研究的新型动力源。
关键词：单组元发动机能量自给机器人动力装置中图分类号：TP242TK44
Monopropellant-poweredEngineNewPowerSourcefor
EnergySelf-supplyingRobots
XIABizhongWANGJinsongXIEHaibo?YANGHuayong?(1.GraduateSchoolatShenzhen,TsinghuaUniversity,Shenzhen518055;
2.StateKeyLab ofFluidTransmission and Control, ZhejiangUniversity,Hangzhou310027)
Abstract: Power-supply is one of the bottlenecks that restrict the extensive application and further development of energy self-supplying robots. Based on the present investigation of the conventional energy-packets and power-supply systems, the principle, the energy-releasing way and the advantages of monopropellant powered engines (MPEs), which are dramatically different from the convectional I.C.engines are discussed. The typical working-ability parameters such as the fuel heating values, the expansion aeeeaeaeea(HTP) as an example. The research projects and the achievements of the developing MPEs for self-powered robots are described and summarized; the key problems to develop a MPE with the tentative research are presented. It could be concluded that the MPEs are
promising and worth researching deeply as power source for energy self-supplying robots. Keywords:Monopropellant-powered engineEnergy self-supplying robotsPower unit
各个领域。机器人的研发及应用水平是国际公认的
0前言
机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一，自20世纪60年代初问世以来，历经40余年的发展已取得了长足的进步。随着人类社会技术的发展，不仅机器人的概念已越来越深入到人们的意识之中，机器人技术业已广泛应用于人类生产、生活
*国家自然科学基金资助项目(50875150)。20081008收到初稿， 20090320收到修改稿
战略前沿高技术)。机器人行走和工作时，需要有可靠的动力源。总的说来，机器人的能量供给不外乎有缆和无缆两种方式。有缆供能方式是指机器人通过“脐带”(能量输送管道)从交流电源、液压泵站或供气气源获得能量，如一般工业机器人或在实验室环境中展示机器人性能常采用这种供能方式。在野外作业场合，对有缆供能机器人而言，供能缆索与壁面或地面之间的摩擦力随着机器人作业范围的增大而增大，甚至会达到机器人的牵引力所不能