CN109268329B - 一种用于软体机器人的混合阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于软体机器人的混合阀，属于气压控制技术领域。该混合阀包括高压气源、两位两通比例阀、两位三通电磁阀和控制器。高压气压泵从外部空气输入气源，通过节流阀输出稳定的高压气压源。两位两通比例阀的输入接口连接高压气源的节流阀输出的高压气压源，两位两通比例阀的输出接口与两位三通电磁阀的输入接口连接，两位三通电磁阀的输出接口与软体机器人气腔的输入接口连接控制器的模拟量输出接口与两位两通比例阀的控制接口。控制器的脉冲信号输出接口与两位三通电磁阀的控制接口连接。本发明混合阀通过气压锁定、精确气压调节和快速气压调节三种控制模式，提高气压控制的稳定性、精确度和快速性，从而提高软体机器人的运动性能。

Description

一种用于软体机器人的混合阀
技术领域
本发明涉及一种用于软体机器人的混合阀，属于气压控制技术领域。
背景技术
相比于传统的关节-连杆式刚性机器人，软体机器人具有加工制造简单、自由度高、控制方便等优势，成为机器人技术重要的方向之一。近年来，软体机器人在本体结构、柔性传感和不同领域的应用方面得到了重要发展。但是，对于气动型的软体机器人，在其驱动控制方面，人们局限于利用单纯的比例阀或者电磁阀进行控制，实现对软体机器人的调节。比例阀本身是一闭环的控制系统，具有线性度高、控制精度高的特点。电磁阀具有结构简单、开环响应速度快的特点。因此，考虑将比例阀与电磁阀进行混合连接与控制，可充分发挥比例阀高线性度、高精度和电磁阀快速响应的优势，实现对软体机器人高精度、快速响应的气压调节，提高软体机器人的驱动控制性能。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于软体机器人的混合阀，对已有的用于软体机器人的驱动控制机构进行改进，以实现对软体机器人的稳定可靠、高精度、快速性控制。
本发明提出的用于软体机器人的混合阀，包括高压气源(1)、两位两通比例阀(2)、两位三通电磁阀(3)和控制器(4)，所述的高压气压泵(11)从外部空气输入气源，通过节流阀(12)输出稳定的高压气压源；所述两位两通比例阀(2)的输入接口(21)连接高压气源(1)的节流阀(12)输出的高压气压源，两位两通比例阀(2)的输出接口(22)与两位三通电磁阀(3)的输入接口(31)连接，两位三通电磁阀(3)的输出接口(32)与软体机器人气腔(5)的输入接口(51)连接；所述控制器(4)的模拟量输出接口(41)与两位两通比例阀(2)的控制接口(20)，通过模拟量控制两位两通比例阀(2)的输出气压；所述控制器(4)的脉冲信号输出接口(42)与两位三通电磁阀(3)的控制接口(30)连接，通过PWM信号控制两位三通电磁阀(3)的输出气压。
本发明提出的用于软体机器人的混合阀，其优点是：
(1)本发明提出的用于软体机器人的混合阀中，将两位两通比例阀和两位三通电磁阀级联联接，可通过两位两通比例阀实现精确的气压控制，可以通过两位三通电磁阀实现快速的气压调节，也可以通过锁定两位两通比例阀或两位三通电磁阀实现稳定的气压控制。因此，基于比例阀与电磁阀级联的混合气压控制，可提高软体机器人的控制稳定性、精确度和快速性。
(2)本发明提出的用于软体机器人的混合阀，由其中的高压气压泵提供的高压气源，气压稳定、精确，并快速可调，适用于控制软体机器人，使得软体机器人稳定、精确和快速的运动。
附图说明
图1是本发明提出的用于软体机器人的混合阀的结构示意图。
图1中，1为高压气源，11为高压气压泵，12为节流阀，2为两位两通比例阀，20为控制接口，21为输入接口，22为输出接口，3为两位三通电磁阀，30为控制接口，31为输入接口，32为输出接口，33为消声接口，4为控制器，41为模拟量输出接口，42为脉冲信号输出接口，5为软体机器人气腔，51为输入接口。
具体实施方式
本发明提出的用于软体机器人的混合阀，其结构如图1所示，包括高压气源1、比例阀2、两位三通电磁阀3和控制器4，所述的高压气压泵11从外部空气输入气源，通过节流阀12输出稳定的高压气压源；所述两位两通比例阀2的输入接口21连接高压气源1的节流阀12输出的高压气压源，两位两通比例阀2的输出接口22与两位三通电磁阀3的输入接口31连接，两位三通电磁阀3的输出接口32与软体机器人气腔5的输入接口51连接；所述控制器4的模拟量输出接口41与两位两通比例阀2的控制接口20，通过模拟量控制两位两通比例阀2的输出气压；所述控制器4的脉冲信号输出接口42与两位三通电磁阀3的控制接口30连接，通过PWM信号控制两位三通电磁阀3的输出气压。
本发明提出的用于软体机器人的混合阀，其中的控制器4具有数模转换功能，输出模拟量信号，控制两位两通比例阀2，并具有PWM信号生成功能，控制两位三通电磁阀3。本发明的一个实施例中，使用的控制器的型号为STM32F407,由意法半导体公司生产。
本发明提出的用于软体机器人的混合阀，其中的两位两通比例阀和两位三通电磁阀具有三种控制模式：气压锁定模式、精确气压调节模式和快速气压调节模式：
所述的气压锁定模式，通过控制两位两通比例阀2处于锁定状态，或者控制两位三通电磁阀3处于锁定状态，或者同时控制两位两通比例阀2和两位三通电磁阀3处于锁定状态；
所述的精确气压调节模式，控制两位三通电磁阀3处于开通状态，并且通过调节控制器4的模拟量输出接口的模拟量输出量，调节两位两通比例阀2实现精确的气压调节；
所述的快速气压调节模式，控制两位两通比例阀2处于开通状态，并且通过调节控制器4的脉冲信号输出接口的PWM信号占空比，调节两位三通电磁阀3实现快速的气压调节。
本发明的一个实施例中，所用的两位两通比例阀的型号为VEAB-B-26-D9-Q4，由费斯托公司生产，使用的两位三通电磁阀的型号为MHE3-S1H-3/2G-QS4，由费斯托公司生产。
最后说明的是本发明的一种软体机器人用混合阀装置与方法不局限于上述实施例，还可以做出各种修改、变换和变形。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。凡是依据本发明的技术方案进行修改、修饰或等同变化，而不脱离本发明技术方案的思想和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种用于软体机器人的混合阀，其特征在于混合阀包括高压气源(1)、两位两通比例阀(2)、两位三通电磁阀(3)和控制器(4)，高压气压泵(11)从外部空气输入气源，通过节流阀(12)输出稳定的高压气压源；所述两位两通比例阀(2)的输入接口(21)连接高压气源(1)的节流阀(12)输出的高压气压源，两位两通比例阀(2)的输出接口(22)与两位三通电磁阀(3)的输入接口(31)连接，两位三通电磁阀(3)的输出接口(32)与软体机器人气腔(5)的输入接口(51)连接；所述控制器(4)的模拟量输出接口(41)与两位两通比例阀(2)的控制接口(20)，通过模拟量控制两位两通比例阀(2)的输出气压；所述控制器(4)的脉冲信号输出接口(42)与两位三通电磁阀(3)的控制接口(30)连接，通过PWM信号控制两位三通电磁阀(3)的输出气压；
两位两通比例阀(2)和两位三通电磁阀(3)具有三种控制模式：气压锁定模式、精确气压调节模式和快速气压调节模式：
所述的气压锁定模式，通过控制两位两通比例阀(2)处于锁定状态，或者控制两位三通电磁阀(3)处于锁定状态，或者同时控制两位两通比例阀(2)和两位三通电磁阀(3)处于锁定状态；
所述的精确气压调节模式，控制两位三通电磁阀(3)处于开通状态，并且通过调节控制器(4)的模拟量输出接口的模拟量输出量，调节两位两通比例阀(2)实现精确的气压调节；
所述的快速气压调节模式，控制两位两通比例阀(2)处于开通状态，并且通过调节控制器(4)的脉冲信号输出接口的PWM信号占空比，调节两位三通电磁阀(3)实现快速的气压调节。
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