CN107825470A - 高低压气体循环动力系统及机器人动力系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高低压气体循环动力系统，包括气体压缩机、分别和气体压缩机连接的高压气管和低压气管以及一个或者多个工作部件，工作部件的一端连接高压气管，另一端连接低压气管；气体压缩机用于提高高压气管内的气压，高压气管把气体输送到每个工作部件，工作部件工作时所排放气体被低压气管收集，低压气管把收集来的气体输送回气体压缩机，气体压缩机把收集回来的气体再次压缩到高压气管，用于补充被消耗的气体。工作流程由气体压缩机提高高压气管内的气压，高压气管把气体输送到一个或者多个工作部件，工作部件设计成以气流驱动工作方式。
Description
技术领域
本发明涉及气体循环动力系统，尤其涉及了一种高低压气体循环动力系统及机器人动力系统。
背景技术
目前，现今气动装置功能过也单调，一个工作部件就需要一个气动装置，气动装置需要从外界补充气体又要加装各个辅助设备(如除去空气中的水份的设备)，还会把气体到排到外界危及环境，现今气动装置也不能满足当代的发展需要。现今机械传动方式，结构复杂，局限性太大，传递动能时易消耗能量，传递距离也受很大的限制，从而制约了现今机械微型化，灵活性的发展，现今机器人动力系统过于繁杂，不利于机器人的研究和设计，现今机器人灵活性不足，无法完成繁杂动作，现今机器人过于笨重，进一步限制了机器人的发展。
发明内容
本发明针对现有技术中的缺点，提供了一种高低压气体循环动力系统及机器人动力系统。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种高低压气体循环动力系统，包括气体压缩机、分别和气体压缩机连接的高压气管和低压气管以及一个或者多个工作部件，工作部件的一端连接高压气管，另一端连接低压气管；
气体压缩机用于提高高压气管内的气压，高压气管把气体输送到每个工作部件，工作部件工作时所排放气体被低压气管收集，低压气管把收集来的气体输送回气体压缩机，气体压缩机把收集回来的气体再次压缩到高压气管，用于补充被消耗的气体。
一种机器人动力系统，包括气体压缩机、高压气管、低压气管、若干气阀和工作部件以及机器人的各个部件，工作部件设置在机器人的各个部件内，气阀连接工作部件；
气体压缩机用于提高高压气管内的气压，高压气管把气体输送到每个工作部件，工作部件工作时所排放气体被低压气管收集，低压气管把收集来的气体输送回气体压缩机，气体压缩机把收集回来的气体再次压缩到高压气管，用于补充被消耗的气体。
作为一种可实施方式，气阀包括工作部件进口、活塞金属球、线圈，连接高压气管、连接低压气管；高压气管内气压大于工作部件内气压，在气压作用下推动活塞金属球堵住进气口，停止给工作部件供气，当线圈通电时，线圈产生电磁力，吸引活塞金属球靠近线圈，从而打开阀门高压气体流进工作部件；反之工作部件气压大于低压气管气压，活塞金属球在气压的作下推动下堵住出气口，停止向低压气管排气，当线圈通电时，产生电磁力，吸引活塞金属球靠近线圈，从而打开气阀，工作部件把气体排放到低压气管内。
作为一种可实施方式，工作部件为90度部件、180度部件、360度部件、曲臂180度旋转360度部件、曲臂360度旋转360度部件，机器人的各个部件包括手掌、手指、指关节、腕关节、上肢、下肢、肩关节和肩部；
90度部件包括转动轴、与气阀相连的进出气口、A密封室、外壳、活动挡板以及B密封室；当A密封室打开低压气管，B密封室打开高压气管时，A密封室气压减弱，B密封室气压增强，活动挡板在气压作用下向A密封室转动，并带动旋转轴向逆时方向转动；反之旋转轴向顺时方向转动，转动轴转动夹角为90度；90度部件设置在指关节处，外壳固定到指关节的下节，旋转轴固定在指关节的上节，驱动90度部件运动就能带动指节90度自由弯曲，每一处指关节都装上90度部件，手指可自由运动；
180度部件包括转动轴、与气阀相连的进出气口、B密封室、外壳、活动挡板以及A密封室；通过改变A密封室、B密封室的气压，推动活动挡板旋转运动，并带动转动轴逆时顺时转动，转动夹角为180度，180度部件设置在腕关节处，外壳固定到下肢上，转动轴设置在手掌上，驱动180度部件运动就能带手掌180度自由弯曲；
360度部件包括转动轴、与气阀相连的进出气口、B密封室、外壳、活动挡板、A密封室以及分隔板；通过改变A密封室和B密封室的气压，推动活动挡板旋转运动，带动转动轴逆时顺时转动，转动夹角为360度；
曲臂180度旋转360度部件包括360度部件、360度部件转动轴、360度部件外壳、180度部件、180度部件转动轴以及180度部件外壳；360度部件转动轴固定到180度部件外壳上，驱动360度部件转动轴转动，能带到180度部件360度逆时顺时转动，180度部件转动轴可逆时顺时转动180度，曲臂180度旋转360度部件安装到肘关节处，360度部件外壳固定到上肢，180度部件转动轴固定到下肢，驱动曲臂180度旋转360度部件转动时，能带动下肢自由曲臂180度旋转360度；
曲臂360度旋转360度部件包括360度部件、360度部件转动轴以及360度部件外壳；通过两个360度部件组合完成繁杂的动作，360度部件转动轴固定到360度部件外壳；驱动360度部件转动轴转动，就能带动360度部件逆时顺时转动360度，360度部件转动轴也能自转360度；曲臂360度旋转360度部件安装到肩关节处，360度部件外壳固定到肩部，360度部件转动轴固定到下肢，驱动曲臂360度旋转360度部件能带动下肢自由曲臂360度旋转360度。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
本发明为一种高低压气体循环动力系统，解决当今机器人构造繁杂的问题；各转动部件都设计成以气流(气压)为动力的方式；统一供气，有利于部件简单化，微型化；部件设计更为简单，有利于对机器人进一步的研究发展；抛去了传统的传动装置，由气体代替传动装置，简单化了，布局也灵活多变了，机器人也变得轻便了。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的概念图；
图2为本发明的气阀的结构示意图；
图3为本发明的90度部件的正面视图；
图4为本发明的90度部件的结构示意图；
图5为本发明的180度部件的正面视图；
图6为本发明的180度部件的结构示意图；
图7为本发明的360度部件的正面视图；
图8为本发明的360度部件的结构示意图；
图9为本发明的曲臂180度旋转360度部件的正面视图；
图10为本发明的曲臂360度旋转360度部件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1：
一种高低压气体循环动力系统，如图1所示，包括气体压缩机11、分别和气体压缩机11连接的高压气管12和低压气管13以及一个或者多个工作部件14、15、16、17、18……，工作部件14、15、16、17、18……的一端连接高压气管12，另一端连接低压气管13；
气体压缩机11用于提高高压气管12内的气压，高压气管12把气体输送到每个工作部件14、15、16、17、18……，工作部件14、15、16、17、18……工作时所排放气体被低压气管13收集，低压气管13把收集来的气体输送回气体压缩机11，气体压缩机11把收集回来的气体再次压缩到高压气管12，用于补充被消耗的气体。
一种机器人动力系统，包括气体压缩机11、高压气管12、低压气管13、若干气阀和工作部件14、15、16、17、18……以及机器人的各个部件，工作部件14、15、16、17、18……设置在机器人的各个部件内，气阀连接工作部件14、15、16、17、18……；
气体压缩机11用于提高高压气管12内的气压，高压气管12把气体输送到每个工作部件14、15、16、17、18……，工作部件14、15、16、17、18……工作时所排放气体被低压气管13收集，低压气管13把收集来的气体输送回气体压缩机11，气体压缩机11把收集回来的气体再次压缩到高压气管12，用于补充被消耗的气体。
如图2所示，气阀包括工作部件进口21、活塞金属球22、25、线圈23、27，连接高压气管24、连接低压气管26；高压气管12内气压大于工作部件14、15、16、17、18……内气压，在气压作用下推动活塞金属球22、25堵住进气口，停止给工作部件14、15、16、17、18……供气，当线圈22通电时，线圈23产生电磁力，吸引活塞金属球22靠近线圈23，从而打开阀门高压气体流进工作部件14、15、16、17、18……；反之工作部件14、15、16、17、18……气压大于低压气管13气压，活塞金属球25在气压的作下推动下堵住出气口，停止向低压气管13排气，当线圈27通电时，产生电磁力，吸引活塞金属球25靠近线圈27，从而打开气阀，工作部件14、15、16、17、18……把气体排放到低压气管13内。
工作部件14、15、16、17、18……为90度部件、180度部件、360度部件、曲臂180度旋转360度部件、曲臂360度旋转360度部件，机器人的各个部件包括手掌、手指、指关节、腕关节、上肢、下肢、肩关节和肩部；
参见附图3、4所示，90度部件包括转动轴31、与气阀相连的进出气口32、A密封室33、外壳34、活动挡板35以及B密封室36；当A密封室33打开低压气管13，B密封室36打开高压气管时，A密封室33气压减弱，B密封室36气压增强，活动挡板35在气压作用下向A密封室33转动，并带动旋转轴31向逆时方向转动；反之旋转轴向顺时方向转动，转动轴31转动夹角为90度；90度部件设置在指关节处，外壳34固定到指关节的下节，旋转轴31固定在指关节的上节，驱动90度部件运动就能带动指节90度自由弯曲，每一处指关节都装上90度部件，手指可自由运动；
参见附图5、6所示，180度部件包括转动轴41、与气阀相连的进出气口42、B密封室43、外壳44、活动挡板45以及A密封室46；通过改变A密封室43、B密封室46的气压，推动活动挡板45旋转运动，并带动转动轴41逆时顺时转动，转动夹角为180度，180度部件设置在腕关节处，外壳44固定到下肢上，转动轴41设置在手掌上，驱动180度部件运动就能带手掌180度自由弯曲；
参见附图7、8所示，360度部件包括转动轴51、与气阀相连的进出气口52、B密封室53、外壳54、活动挡板55、A密封室56以及分隔板57；通过改变A密封室53和B密封室56的气压，推动活动挡板55旋转运动，带动转动轴51逆时顺时转动，转动夹角为360度；
参见附图9所示，曲臂180度旋转360度部件包括360度部件58、360度部件转动轴51、360度部件外壳54、180度部件48、180度部件转动轴41以及180度部件外壳44；360度部件转动轴51固定到180度部件外壳44上，驱动360度部件转动轴51转动，能带到180度部件48360度逆时顺时转动，180度部件转动轴41可逆时顺时转动180度，曲臂180度旋转360度部件安装到肘关节处，360度部件外壳54固定到上肢，180度部件转动轴41固定到下肢，驱动曲臂180度旋转360度部件转动时，能带动下肢自由曲臂180度旋转360度；
参见附图10所示，曲臂360度旋转360度部件包括360度部件58、68、360度部件转动轴51、61以及360度部件外壳54、64；通过两个360度部件58、68组合完成繁杂的动作，360度部件转动轴51固定到360度部件外壳64；驱动360度部件转动轴51转动，就能带动360度部件68逆时顺时转动360度，360度部件转动轴61也能自转360度；曲臂360度旋转360度部件安装到肩关节处，360度部件外壳54固定到肩部，360度部件转动轴61固定到下肢，驱动曲臂360度旋转360度部件能带动下肢自由曲臂360度旋转360度。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种高低压气体循环动力系统，其特征在于：包括气体压缩机(11)、分别和气体压缩机(11)连接的高压气管(12)和低压气管(13)以及一个或者多个工作部件(14、15、16、17、18……)，工作部件(14、15、16、17、18……)的一端连接高压气管(12)，另一端连接低压气管(13)；
气体压缩机(11)用于提高高压气管(12)内的气压，高压气管(12)把气体输送到每个工作部件(14、15、16、17、18……)，工作部件(14、15、16、17、18……)工作时所排放气体被低压气管(13)收集，低压气管(13)把收集来的气体输送回气体压缩机(11)，气体压缩机(11)把收集回来的气体再次压缩到高压气管(12)，用于补充被消耗的气体。
2.一种机器人动力系统，其特征在于：包括气体压缩机(11)、高压气管(12)、低压气管(13)、若干气阀和工作部件(14、15、16、17、18……)以及机器人的各个部件，工作部件(14、15、16、17、18……)设置在机器人的各个部件内，气阀连接工作部件(14、15、16、17、18……)；
气体压缩机(11)用于提高高压气管(12)内的气压，高压气管(12)把气体输送到每个工作部件(14、15、16、17、18……)，工作部件(14、15、16、17、18……)工作时所排放气体被低压气管(13)收集，低压气管(13)把收集来的气体输送回气体压缩机(11)，气体压缩机(11)把收集回来的气体再次压缩到高压气管(12)，用于补充被消耗的气体。
3.根据权利要求2所述的机器人动力系统，其特征在于，气阀包括工作部件进口(21)、活塞金属球(22、25)、线圈(23、27)，连接高压气管(24)、连接低压气管(26)；高压气管(12)内气压大于工作部件(14、15、16、17、18……)内气压，在气压作用下推动活塞金属球(22、25)堵住进气口，停止给工作部件(14、15、16、17、18……)供气，当线圈(22)通电时，线圈(23)产生电磁力，吸引活塞金属球(22)靠近线圈(23)，从而打开阀门高压气体流进工作部件(14、15、16、17、18……)；反之工作部件(14、15、16、17、18……)气压大于低压气管(13)气压，活塞金属球(25)在气压的作下推动下堵住出气口，停止向低压气管(13)排气，当线圈(27)通电时，产生电磁力，吸引活塞金属球(25)靠近线圈(27)，从而打开气阀，工作部件(14、15、16、17、18……)把气体排放到低压气管(13)内。
4.根据权利要求3所述的机器人动力系统，其特征在于，工作部件(14、15、16、17、18……)为90度部件、180度部件、360度部件、曲臂180度旋转360度部件、曲臂360度旋转360度部件，机器人的各个部件包括手掌、手指、指关节、腕关节、上肢、下肢、肩关节和肩部；
90度部件包括转动轴(31)、与气阀相连的进出气口(32)、A密封室(33)、外壳(34)、活动挡板(35)以及B密封室(36)；当A密封室(33)打开低压气管(13)，B密封室(36)打开高压气管时，A密封室(33)气压减弱，B密封室(36)气压增强，活动挡板(35)在气压作用下向A密封室(33)转动，并带动旋转轴(31)向逆时方向转动；反之旋转轴向顺时方向转动，转动轴(31)转动夹角为90度；90度部件设置在指关节处，外壳(34)固定到指关节的下节，旋转轴(31)固定在指关节的上节，驱动90度部件运动就能带动指节90度自由弯曲，每一处指关节都装上90度部件，手指可自由运动；
180度部件包括转动轴(41)、与气阀相连的进出气口(42)、B密封室(43)、外壳(44)、活动挡板(45)以及A密封室(46)；通过改变A密封室(43)、B密封室(46)的气压，推动活动挡板(45)旋转运动，并带动转动轴(41)逆时顺时转动，转动夹角为180度，180度部件设置在腕关节处，外壳(44)固定到下肢上，转动轴(41)设置在手掌上，驱动180度部件运动就能带手掌180度自由弯曲；
360度部件包括转动轴(51)、与气阀相连的进出气口(52)、B密封室(53)、外壳(54)、活动挡板(55)、A密封室(56)以及分隔板(57)；通过改变A密封室(53)和B密封室(56)的气压，推动活动挡板(55)旋转运动，带动转动轴(51)逆时顺时转动，转动夹角为360度；
曲臂180度旋转360度部件包括360度部件(58)、360度部件转动轴(51)、360度部件外壳(54)、180度部件(48)、180度部件转动轴(41)以及180度部件外壳(44)；360度部件转动轴(51)固定到180度部件外壳(44)上，驱动360度部件转动轴(51)转动，能带到180度部件(48)360度逆时顺时转动，180度部件转动轴(41)可逆时顺时转动180度，曲臂180度旋转360度部件安装到肘关节处，360度部件外壳(54)固定到上肢，180度部件转动轴(41)固定到下肢，驱动曲臂180度旋转360度部件转动时，能带动下肢自由曲臂180度旋转360度；
曲臂360度旋转360度部件包括360度部件(58、68)、360度部件转动轴(51、61)以及360度部件外壳(54、64)；通过两个360度部件(58、68)组合完成繁杂的动作，360度部件转动轴(51)固定到360度部件外壳(64)；驱动360度部件转动轴(51)转动，就能带动360度部件(68)逆时顺时转动360度，360度部件转动轴(61)也能自转360度；曲臂360度旋转360度部件安装到肩关节处，360度部件外壳(54)固定到肩部，360度部件转动轴(61)固定到下肢，驱动曲臂360度旋转360度部件能带动下肢自由曲臂360度旋转360度。
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