CN109891102B - 气源系统及可移动设备 - Google Patents

Abstract

一种气源系统(100)及包括该气源系统(100)的可移动设备(300)，该气源系统(100)用于驱动可移动设备(300)的气动执行元件(200)，气源系统(100)包括蓄气元件(10)、气泵组件(20)、检测装置(30)和控制装置(40)，蓄气元件(10)与气动执行元件(200)连接以提供气压，气泵组件(20)与蓄气元件(10)连接以给蓄气元件(10)充气，检测装置(30)与蓄气元件(10)连接以检测气压，控制装置(40)与检测装置(30)和气泵组件(20)连接以根据气压控制气泵组件(20)给蓄气元件(10)充气。该气源系统(100)通过控制装置(40)根据与蓄气元件(10)连接的检测装置(30)检测到的气压控制气泵组件(20)给蓄气元件(10)充气，使蓄气元件(10)中气体的气压始终保持在一个稳定范围内，进而气源系统(100)能够给气动执行元件(200)提供一个稳定的气压，提升了可移动设备(300)运行的稳定性。

Description

气源系统及可移动设备

技术领域

本发明涉及可移动设备领域，具体涉及一种气源系统及可移动设备。

背景技术

气源系统应用于可移动设备，用于作为动力源给可移动设备的气动执行元件提供气压。然而，限于可移动设备体积跟质量的要求，现有的气源系统结构简单、紧凑，难以提供稳定气压，导致驱动效果差。

发明内容

本发明的实施方式提供了一种气源系统及可移动设备。

本发明实施方式的气源系统，用于驱动可移动设备的气动执行元件，所述气源系统包括：

与所述气动执行元件连接以提供气压的蓄气元件；

与所述蓄气元件连接以给所述蓄气元件充气的气泵组件；

与所述蓄气元件连接以检测所述气压的检测装置；和

与所述检测装置和所述气泵组件连接以根据所述气压控制所述气泵组件给所述蓄气元件充气的控制装置。

在某些实施方式中，所述蓄气元件包括气瓶。

在某些实施方式中，所述蓄气元件包括溢流阀，所述溢流阀用于控制所述蓄气元件中的所述气压小于或等于一个预设值。

在某些实施方式中，所述气瓶形成有进气口；

所述气泵组件包括：

转动连接的安装座和活动件；

气泵，所述气泵包括与所述安装座转动连接的出气端和远离所述出气端且与所述活动件转动连接的活塞杆，所述出气端形成有与所述进气口连接的打气口；和

用于控制所述活动件向所述安装座收拢和控制所述活动件回复以使所述活塞杆做活塞运动的驱动元件。

在某些实施方式中，所述安装座与所述活动件之间、所述出气端与所述安装座之间和/或所述活塞杆与所述活动件采用销钉转动连接或轴承连接。

在某些实施方式中，所述驱动元件包括电机、凸轮和弹性元件，所述电机包括转轴，所述凸轮设置在所述转轴上，所述凸轮与所述活动件连接，所述弹性元件设置所述安装座和所述活动件之间，所述凸轮用于控制所述活动件向所述安装座收拢和允许所述活动件回复，所述弹性元件用于在所述活动件向所述安装座收拢时撑开所述活动件。

在某些实施方式中，所述弹性元件包括扭簧。

在某些实施方式中，所述驱动元件包括电机、凸轮和连接件，所述电机包括转轴，所述凸轮设置在所述转轴上，所述连接件设置在所述凸轮上并与所述活动件连接，所述电机带动所述连接件运动以驱动所述活动件做往复运动。

在某些实施方式中，所述气泵组件还包括连接所述打气口的气管；和

设置在所述气管上的单向阀，所述单向阀用于限定气体单向向所述蓄气元件流动。

在某些实施方式中，所述检测装置包括气压计。

在某些实施方式中，所述控制装置用于：

当所述气压与预定气压之间的差值小于或等于第一预定值时，控制所述气泵组件给所述蓄气元件充气。

在某些实施方式中，所述控制装置还用于：

当所述气压与预定气压之间的差值大于或等于第二预定值时，控制所述气泵组件停止给所述蓄气元件充气。

在某些实施方式中，所述预定气压为8个大气压。

在某些实施方式中，所述第一预定差值为所述预定气压的2％-6％。

本发明实施方式的可移动设备，包括气动执行元件和上述任意一项实施方式所述的气源系统，所述气源系统驱动所述气动执行元件以使所述可移动设备移动或做动作。

本发明实施的可移动设备和气源系统通过控制装置根据与蓄气元件连接的检测装置检测到的气压控制气泵组件给蓄气元件充气，使蓄气元件中气体的气压始终保持在一个稳定范围内，进而气源系统能够给气动执行元件提供一个稳定的气压，提升了可移动设备运行的稳定性。

本发明的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施方式的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明某些实施方式的可移动设备的平面示意图；

图2是本发明某些实施方式的气源系统的平面示意图；和

图3是本发明某些实施方式的气泵组件的平面示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1-2，本发明实施方式的气源系统100用于驱动可移动设备300的气动执行元件200。气源系统100包括蓄气元件10、气泵组件20、检测装置30和控制装置40。蓄气元件10与气动执行元件200连接以向气动执行元件200通过气压。气泵组件20与蓄气元件10连接以给蓄气元件10充气。检测装置30与蓄气元件10连接以检测蓄气元件10的气压。控制装置40与检测装置30和气泵组件20连接，控制装置40用于根据检测装置30检测到的气压控制气泵组件20给蓄气元件10充气。

本发明实施气源系统100通过控制装置40根据与蓄气元件10连接的检测装置30检测到的气压控制气泵组件20给蓄气元件10充气，使蓄气元件10中气体的气压始终保持在一个稳定范围内，进而气源系统100能够给气动执行元件200提供一个稳定的气压，提升了可移动设备300运行的稳定性。

请参阅图1-2，本发明实施方式的可移动设备300包括气动执行元件200和气源系统100，气源系统100用于驱动气动执行元件200以使可移动设备300移动或做动作。可移动设备300可以是无人机、可移动的机器人等。

气动执行元件200可以包括气动马达、气缸等元件。气动执行元件200设置有连接口(图未示)，连接口用于与气源系统100连接并接收气源系统100提供的气压。

请参阅图2，本发明实施方式的气源系统100包括蓄气元件10、气泵组件20、检测装置30和控制装置40。

蓄气元件10与气动执行元件200的连接口连接。蓄气元件10包括进气口12和出气口14。进气口12接收气体并把气体存储在蓄气元件10内。出气口14与气动执行元件200的连接口连通，出气口14用于将蓄气元件10内的气体传递到气动执行元件200内以给气动执行元件200提供气压。如此，蓄气元件10既用于存储气体又用于给气动执行元件200提供气压。蓄气元件10包括气瓶。

气泵组件20包括安装座21、活动件22、气泵23和驱动元件24。

安装座21用于制成气泵23，且安装座21还用于限制气泵23的运动。安装座21可以由多根杆组成。

活动件22可转动地安装在安装座21上。活动件22包括第一安装部222、第二安装部224和连接部226，第一安装部222与连接部226位于活动件22相背的两端，第二安装部224设置在第一安装部222和连接部226之间。具体地，第一安装部222位于与安装座21连接的一端，第一安装部222与安装座21之间可以通过销钉转动连接。

气泵23包括出气端232和活塞杆234。出气端232与活塞杆234分别位于气泵23相背的两端。出气端232位于靠近安装座21一端，出气端232的端部能够转动地安装在安装座21上。出气端232形成有打气口232a，打气口232a与蓄气元件10的进气口12连接并用于给蓄气元件10充气。活塞杆234位于靠近活动件22一端，活塞杆234的端部能够转动的安装在活动件22的第二安装部224上。具体地，出气端232与安装座21之间可以通过销钉转动连接，活塞杆234与第二安装部224也可以通过销钉转动连接。

驱动元件24用于活动件22向安装座21收拢和控制活动件22回复以使与活动件22连接的活塞杆234做活塞运动。驱动元件24可包括电机242、凸轮244和弹性元件246。电机242包括转轴242a，凸轮244设置在转轴242a上，凸轮244与活动件22的连接部226滑动连接。电机242驱动转轴242a转动时，转轴242a带动凸轮244转动以驱动活动件22朝活塞杆234一侧运动，且弹性元件246在活动件22向安装座21收拢时撑开活动件22。弹性元件246包括扭簧。凸轮244包括偏心轮。

具体地，初始状态时，转轴242a与活动件22之间的距离D0最短，电机242驱动转轴242a转动并带动凸轮244转动，使转轴242a与活动件22之间的距离D0增大，活动件22同时朝活塞杆234一侧运动；当转轴242a与活动件22之间的距离D0最长时，电机242驱动转轴242a转动并带动凸轮244转动，使凸轮244允许活动件22回复，在弹性元件246的作用下，活动件22朝凸轮244一侧运动并使活动件22回复到原来的位置。如此，驱动元件24能够驱动活动件22做活塞运动。电机242持续转动时，驱动元件24能够持续做活塞运动，进而驱动元件24能够驱动气泵23够给蓄气元件10持续充气。

检测元件30与蓄气元件10连接以检测蓄气元件10内存储气体的气压。检测元件30包括气压计。在本实施方式中，检测元件30直接设置于蓄气元件10上以直接测得蓄气元件10内的气体压力值，并便于检测元件30与控制装置40连接。

控制装置40与检测元件30和气泵组件20连接。控制装置40用于根据检测元件30检测到的气压控制气泵组件20给蓄气元件10充气。

当检测元件30检测到的气压与预定气压之间的差值小于或等于第一预定差值时，控制装置40控制气泵组件20给蓄气元件10充气。当检测元件30检测到的气压与预定气压之间的差值大于或等于第二预定差值时，控制装置40控制气泵组件20停止给蓄气元件10充气。具体地，预定气压为8个大气压，也就是，预定气压为0.8MPa。第一预定差值为预定气压的2％-6％，也就是说，第一预定值在16KPa-48KPa中任意取值，例如，第一预定值可以为16KPa、20KPa、24KPa、28KPa、32KPa、36KPa、40KPa、44KPa或48KPa。第二预定差值小于0MPa，也就是说，蓄气元件10气体的气压不能大于预定气压，也就是0.8MPa。

控制装置40可以包括处理器42和存储器44，处理器42用于控制气泵组件20给蓄气元件10充气和用于控制气泵组件20停止给蓄气元件10充气，存储器44用于保存用于控制气泵组件20工作的程序和包括预定气压值、第一预定差值和第二预定差值在内的各种数值。

本发明实施气源系统100通过控制装置40根据与蓄气元件10连接的检测装置30检测到的气压控制气泵组件20给蓄气元件10充气，使蓄气元件10中气体的气压始终保持在一个稳定范围内，进而气源系统100能够给气动执行元件200提供一个稳定的气压，提升了可移动设备300运行的稳定性。

本发明实施方式还具有以下有益效果：第一，由于凸轮224连接在连接部226上的连接点与第一安装部222在安装座21上的连接点之间的距离D1大于活塞杆234连接在第二安装部224上的连接点与第一安装部222在安装座21上的连接点之间的距离D2，因而，根据杠杆原理，凸轮224施加在活动件22上的力小于活动件22施加在活塞杆234上的力，进而减小了电机242需要给活动件22提供的动力。

第二，由于安装座21与活动件22之间、出气端232与安装座21之间和活塞杆234与活动件22采用销钉转动连接，销钉转动连接相对于轴承连接成本更低、质量更轻，因而降低了气源系统100的成本并减轻了气源系统100的质量。

请参阅图2，在某些实施方式中，上述实施方式的蓄气元件10包括溢流阀16，溢流阀16用于控制蓄气元件10中气体的气压小于或等于一个预设值。预设值设定为蓄气元件10中所允许气体压力达到的最高安全气压值，例如，预设值为0.8MPa。如此，蓄气元件10中气体的气压不会超过预设值，进而提升了蓄气元件10的安全性。

请参阅图2，在某些实施方式中，上述实施方式的活动件22与安装座21之间的连接方式可以使用轴承连接替代销钉转动连接。具体地，安装座21上设置有轴承，活动件22(第一安装部222)与安装座21连接的一端设置有转轴，转轴安装在轴承上以实现活动件22(第一安装部222)与安装座21之间的转动连接。或者说，安装座21上也可以设置转轴，而活动件22(第一安装部222)与安装座21连接的一端设置与转轴连接的轴承。当然，出气端232与安装座21之间和活塞杆234与活动件22之间的连接方式可以使用轴承连接替代销钉转动连接。如此，由于轴承连接相对销钉转动连接具有更好的转动效果，进而活动件22与安装座21之间、出气端232与安装座21之间和活塞杆234与活动件22之间的运动更加顺畅。

请参阅图3，在某些实施方式中，上述实施方式的驱动元件24可以替换为：电机242、凸轮244和连接件248。电机242包括转轴242a，凸轮244设置在转轴242a上，连接件248设置在凸轮244上并与活动件22连接。具体地，连接件248可以固定在凸轮244上，活动件22上开设有连接孔228，连接件248穿设在连接孔228内并能够在连接孔228内滑动。电机242驱动转轴242a转动时，转轴242a带动凸轮244转动，并使连接件248能够带动活动件22朝活塞杆234一侧运动和带动活动件22朝转轴242a一侧运动。如此，驱动元件24能够驱动活动件22做活塞运动。当然，连接件248与凸轮244和活动件22也可以均采用转动连接，当电机242驱动转轴242a转动时，转轴242a带动凸轮244转动，且连接件248能够将活动件22朝活塞杆234一侧推动和带动活动件22朝转轴242a一侧拉动以使驱动活动件22做活塞运动。

请参阅图2，在某些实施方式中，上述实施方式的气泵组件20还包括气管25和单向阀26。气管25连接气泵23的打气口232a与蓄气元件10的进气口12。单向阀26设置在气管25上，单向阀26用于限定气体单向向蓄气元件10流动。也就是说，气泵23产生的气体只能够从气泵23流向蓄气元件10，而不能从蓄气元件10流向气泵23。如此，蓄气元件10气体从气管25流到气泵23，进而导致蓄气元件10不能够保存气体。

具体地，本发明实施方式可以只满足上述其中一个实施方式或同时满足上述多个实施方式，也就是说，上述一个或多个实施方式组合而成的实施方式也属于本发明实施方式的保护范围。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种气源系统，用于驱动可移动设备的气动执行元件，其特征在于，所述气源系统包括：

与所述气动执行元件连接以提供气压的蓄气元件；

与所述蓄气元件连接以给所述蓄气元件充气的气泵组件；

与所述蓄气元件连接以检测所述气压的检测装置；和

与所述检测装置和所述气泵组件连接以根据所述气压控制所述气泵组件给所述蓄气元件充气的控制装置；

其中，所述蓄气元件包括进气口；

所述气泵组件包括：

转动连接的安装座和活动件；

气泵，所述气泵包括与所述安装座转动连接的出气端和远离所述出气端且与所述活动件转动连接的活塞杆，所述出气端形成有与所述进气口连接的打气口；和

用于控制所述活动件向所述安装座收拢和控制所述活动件回复以使所述活塞杆做活塞运动的驱动元件；

其中，所述驱动元件包括凸轮，所述凸轮与所述活动件连接，所述凸轮用于控制所述活动件向所述安装座收拢和允许所述活动件回复；

所述凸轮与所述活动件的连接点和所述活动件与所述安装座的连接点之间的距离大于所述活塞杆与所述活动件的连接点和所述活动件与所述安装座的连接点之间的距离。

2.根据权利要求1所述的气源系统，其特征在于，所述蓄气元件包括气瓶。

3.根据权利要求1所述的气源系统，其特征在于，所述蓄气元件包括溢流阀，所述溢流阀用于控制所述蓄气元件中的所述气压小于或等于一个预设值。

4.根据权利要求1所述的气源系统，其特征在于，所述安装座与所述活动件之间、所述出气端与所述安装座之间和/或所述活塞杆与所述活动件采用销钉转动连接或轴承连接。

5.根据权利要求1所述的气源系统，其特征在于，所述驱动元件还包括电机和弹性元件，所述电机包括转轴，所述凸轮设置在所述转轴上，所述弹性元件设置所述安装座和所述活动件之间，所述弹性元件用于在所述活动件向所述安装座收拢时撑开所述活动件。

6.根据权利要求5所述的气源系统，其特征在于，所述弹性元件包括扭簧。

7.根据权利要求1所述的气源系统，其特征在于，所述驱动元件包括电机、凸轮和连接件，所述电机包括转轴，所述凸轮设置在所述转轴上，所述连接件设置在所述凸轮上并与所述活动件连接，所述电机带动所述连接件运动以驱动所述活动件做往复运动。

8.根据权利要求1所述的气源系统，其特征在于，所述气泵组件还包括连接所述打气口的气管；和

设置在所述气管上的单向阀，所述单向阀用于限定气体单向向所述蓄气元件流动。

9.根据权利要求1所述的气源系统，其特征在于，所述检测装置包括气压计。

10.根据权利要求1所述的气源系统，其特征在于，所述控制装置用于：

当所述气压与预定气压之间的差值小于或等于第一预定值时，控制所述气泵组件给所述蓄气元件充气。

11.根据权利要求10所述的气源系统，其特征在于，所述控制装置还用于：

当所述气压与预定气压之间的差值大于或等于第二预定值时，控制所述气泵组件停止给所述蓄气元件充气。

12.根据权利要求10所述的气源系统，其特征在于，所述预定气压为8个大气压。

13.根据权利要求10所述的气源系统，其特征在于，所述第一预定差值为所述预定气压的2％-6％。

14.一种可移动设备，包括气动执行元件，其特征在于：所述可移动设备还包括如权利要求1-13中任意一项所述的气源系统，所述气源系统驱动所述气动执行元件以使所述可移动设备移动或做动作。

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