CN110131228A - 一种高速开关阀控制柔性机械爪系统装置及控制方法 - Google Patents

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    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid

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Abstract

本发明公开了一种高速开关阀控制柔性机械爪系统装置及控制方法，系统装置由潜水电机将液体输送到水压柱塞泵中，节流阀加压后通过高速开关阀进入水压柔性机械爪，进而驱动软体驱动器变形，使系统执行机构产生动作。与工控机连接的调制器既用于传递工控机的PWM信号控制高速开关阀工作，又用于接收软体驱动器上力传感器接收的力信号并反馈给工控机。采用电液数字控制技术的高速开关阀启闭迅速、重复精度高、互相独立工作，能够实现对柔性机械爪系统装置的高精度连续控制。

Description

一种高速开关阀控制柔性机械爪系统装置及控制方法
技术领域
本发明涉及控制流体领域，尤其涉及高速开关阀控制装置，具体为一种能够控制柔性机械爪系统工作的高速开关阀控制装置。
背景技术
随着计算机技术的快速发展和广泛应用，电液数字控制技术已成为实现机电一体化的重要手段，是实现对液压系统进行高速、高精度控制的理想方法。传统的开关阀切换时间长、换向频率低不能很好地满足高精度电液控制系统的要求，而采用电液数字控制技术的高速开关阀具有启闭迅速、功率质量比大、重复精度高、抗污染且价格低廉等特点，能够实现计算机控制技术与液压系统的有机结合，可获得较高精度的连续控制。因此，近二十多年来引起人们对开关阀的重视，并首先在少数工业发达国家得到了优先展开。对高速开关阀的研究和应用已经成为液压界的一个重要课题。
发明内容
本发明要解决的问题是提供能够控制均匀分布的各个柔性机械爪驱动器工作的高速开关阀控制装置，以及能够控制均匀分布的各个柔性机械爪驱动器工作的高速开关阀控制方法。
本发明采用如下技术方案：一种高速开关阀控制柔性机械爪系统装置，包括水箱1、过滤器2、潜水电机3、水压柱塞泵4、节流阀5、溢流阀6、压力表7、高速开关阀8、高速开关阀9、柔性机械爪10、力传感器11、调制器12和工控机13。
水箱1与过滤器2相连，潜水电机3与水压柱塞泵4相连，过滤器2与水压柱塞泵4之间通过高压软管相连，水压柱塞泵4外接节流阀5与溢流阀6，高速开关阀9进口接节流阀5出口，出口接柔性机械爪10进口，高速开关阀8接柔性机械爪10出口并保持常闭状态。力传感器11安装在柔性机械爪10的软体驱动器上，并接入调制器12与工控机13的串联回路中。
柔性机械爪10作为整个系统的执行机构，柔性机械爪10包括压盘15、压座14、软体驱动器A、软体驱动器B和软体驱动器C，软体驱动器由钛合金内骨架16和橡胶柔性外表17组成。软体驱动器A、软体驱动器B和软体驱动器C沿周向均匀分布在压座14上，通过压盘15和压座14的紧密贴合连接成一个整体，压盘15与压座14使用螺钉连接实现紧密贴合。潜水电机3将水箱1中的水通过过滤器2输送到水压柱塞泵4中，经过节流阀5的加压为整个系统提供高压水源。高压水经高速开关阀9进入水压柔性机械爪10，驱动软体驱动器A、软体驱动器B和软体驱动器C变形，使得系统的执行机构产生抓取动作。位于软体驱动器上的力传感器11接收到力信号，再经过调制器12传输到工控机13中，可实现整个系统的闭环控制。溢流阀6对整个系统起保护作用。
软体驱动器由钛合金内骨架16和橡胶柔性外表17组成，钛合金内骨架16嵌入在橡胶柔性外表17中，钛合金内骨架16在受力后能和橡胶柔性外表17发生变形。
一种高速开关阀控制柔性机械爪系统装置的控制方法，软体驱动器A、软体驱动器B和软体驱动器C沿圆周均匀分布在压座14上，通过压盘15和压座14的紧密贴合连接成一个整体，压盘15与压座14使用螺钉连接实现紧密贴合。潜水电机3将水箱1中的液体通过过滤器输送到水压柱塞泵4中，经过节流阀5的加压为整个系统提供高压水源。当压力表7显示的压力满足系统所需压力时，通过给予工控机13信号，使其传递PWM信号至调制器12，调制器12将信号处理后传递给高速开关阀8和高速开关阀9进而使它们进行开停工作，最终使柔性机械爪能够在设定的参数下进行不同物体的抓取工作。同时位于软体驱动器上的力传感器11接收到力信号，再经过调制器12传输到工控机13中，实现整个系统的闭环控制。高速开关阀9和高速开关阀8分别位于柔性机械爪执行机构液压管路的进口和出口，能够独立进行工作。溢流阀6对整个系统其保护作用。
与现有技术相比较，本发明一种高速开关阀控制柔性机械爪系统装置及控制方法，克服了传统开关阀控制装置响应慢、可靠性低、压力不平衡等技术问题。采用电液数字控制技术的高速开关阀具有启闭迅速、功率质量比大、重复精度高、抗污染且价格低廉等优点，能够实现对柔性机械爪系统装置的高精度连续控制。
附图说明
图1是本发明原理示意图。
图2是柔性机械爪结构示意图。
图3是软体驱动器结构示意图。
图中：1.水箱 2.过滤器 3.潜水电机 4.水压柱塞泵 5.节流阀 6.溢流阀 7.压力表 8.高速开关阀 7.高速开关阀 10.柔性机械爪 11.力传感器 12.调制器 13.工控机14.压座 15.压盘 16.钛合金内骨架 17.橡胶柔性外表 A.软体驱动器 B.软体驱动器 C.软体驱动器
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明一种高速开关阀控制柔性机械爪系统装置包括水箱1、过滤器2、潜水电机3、水压柱塞泵4、节流阀5、溢流阀6、压力表7、高速开关阀8、高速开关阀9、柔性机械爪10、力传感器11、调制器12、工控机13、压座14、压盘15、钛合金内骨架16、橡胶柔性外表17、软体驱动器A、软体驱动器B、软体驱动器C。
本发明具体实施方式为：潜水电机3将水箱1中的液体通过过滤器输送到水压柱塞泵4中，经过节流阀5的加压为整个系统提供高压水源。当压力表7显示的压力满足系统所需压力时，通过给予工控机13信号，使其传递PWM信号至调制器12，调制器12将信号处理后传递给高速开关阀8和高速开关阀9，进而使他们进行开停工作，最终使柔性机械爪能够在设定的参数下进行不同物体的抓取工作。同时位于软体驱动器上的力传感器11接收到力信号，再经过调制器12传输到工控机13中，实现整个系统的闭环控制。高速开关阀9和高速开关阀8分别位于柔性机械爪执行机构液压管路的进口和出口，能够独立进行工作。溢流阀6对整个系统起保护作用。

Claims (3)

1.一种高速开关阀控制柔性机械爪系统装置，包括水箱(1)、过滤器(2)、潜水电机(3)、水压柱塞泵(4)、节流阀(5)、溢流阀(6)、压力表(7)、高速开关阀(8)、高速开关阀(9)、柔性机械爪(10)、力传感器(11)、调制器(12)和工控机(13)；
水箱(1)与过滤器(2)相连，潜水电机(3)与水压柱塞泵(4)相连，过滤器(2)与水压柱塞泵(4)之间通过高压软管相连，水压柱塞泵(4)外接节流阀(5)与溢流阀(6)，高速开关阀(9)进口接节流阀(5)出口，出口接柔性机械爪(10)进口，高速开关阀(8)接柔性机械爪(10)出口并保持常闭状态；力传感器(11)安装在柔性机械爪(10)的软体驱动器上，并接入调制器(12)与工控机(13)的串联回路中；
其特征在于：柔性机械爪(10)作为整个系统的执行机构，柔性机械爪(10)包括压盘(15)、压座(14)、软体驱动器A、软体驱动器B和软体驱动器C，软体驱动器由钛合金内骨架(16)和橡胶柔性外表(17)组成；软体驱动器A、软体驱动器B和软体驱动器C沿周向均匀分布在压座(14)上，通过压盘(15)和压座(14)的紧密贴合连接成一个整体，压盘(15)与压座(14)使用螺钉连接实现紧密贴合；潜水电机(3)将水箱(1)中的水通过过滤器(2)输送到水压柱塞泵(4)中，经过节流阀(5)的加压为整个系统提供高压水源；高压水经高速开关阀(9)进入水压柔性机械爪(10)，驱动软体驱动器A、软体驱动器B和软体驱动器C变形，使得系统的执行机构产生抓取动作；位于软体驱动器上的力传感器(11)接收到力信号，再经过调制器(12)传输到工控机(13)中，可实现整个系统的闭环控制；溢流阀(6)对整个系统起保护作用。
2.根据权利要求1所述的一种高速开关阀控制柔性机械爪系统装置，其特征在于：软体驱动器由钛合金内骨架(16)和橡胶柔性外表(17)组成，钛合金内骨架(16)嵌入在橡胶柔性外表(17)中，钛合金内骨架(16)在受力后能和橡胶柔性外表(17)发生变形。
3.利用权利要求1所述装置进行的一种高速开关阀控制柔性机械爪系统装置的控制方法，其特征在于：软体驱动器A、软体驱动器B和软体驱动器C沿圆周均匀分布在压座(14)上，通过压盘(15)和压座(14)的紧密贴合连接成一个整体，压盘(15)与压座(14)使用螺钉连接实现紧密贴合；潜水电机(3)将水箱(1)中的液体通过过滤器输送到水压柱塞泵(4)中，经过节流阀(5)的加压为整个系统提供高压水源；当压力表(7)显示的压力满足系统所需压力时，通过给予工控机(13)信号，使其传递PWM信号至调制器(12)，调制器(12)将信号处理后传递给高速开关阀(8)和高速开关阀(9)进而使它们进行开停工作，最终使柔性机械爪能够在设定的参数下进行不同物体的抓取工作；同时位于软体驱动器上的力传感器(11)接收到力信号，再经过调制器(12)传输到工控机(13)中，实现整个系统的闭环控制；高速开关阀(9)和高速开关阀(8)分别位于柔性机械爪执行机构液压管路的进口和出口，能够独立进行工作；溢流阀(6)，对整个系统其保护作用。
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