CN111022401B - 一种用于软体机器人的双稳态软通断阀及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于软体机器人的双稳态软通断阀及其使用方法。现如今几乎所有的液压或气动执行机构都是使用硬阀来控制,但这种硬阀并不适用在软体机器人上。本发明一种用于软体机器人的双稳态软通断阀,包括软阀体。软阀体包括外壳、第一通流管、第二通流管、隔板和褶皱挤压件。空腔的中部设置有隔板。隔板将外壳的内腔分隔为第一控制腔和第二控制腔。第一控制腔的外端开设有第一控制口。第二控制腔的外端中部开设有第二控制口。褶皱挤压件包括中间连接杆、第一端部压头、第二端部压头、第一褶皱管和第二褶皱管。本发明是一种主体由橡胶制作的软阀,克服了现有的由硬阀控制软体机器人所带来的障碍。
Description
技术领域
本发明属于软开关技术领域,具体涉及一种用于软体机器人的双稳态软通断阀及其使用方法。
背景技术
现如今几乎所有的液压或气动执行机构都是使用硬阀来控制,但这种硬阀并不适用在软体机器人上。原因在于:1、硬阀自身不能随着软体机器人的变形而变形;故硬阀固定在软体机器人上会限制软体机器人的灵活性;2、硬阀大多采用电磁驱动,其重量较大,会显著增大软体机器人的负载。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于软体机器人的双稳态软通断阀及其使用方法。
本发明装置部分的第一种方案如下:
一种用于软体机器人的双稳态软通断阀,包括软阀体。所述的软阀体包括外壳、第一通流管、第二通流管、隔板和褶皱挤压件。空腔的中部设置有隔板。隔板的中部开设有让位孔。隔板将外壳的内腔分隔为第一控制腔和第二控制腔。第一控制腔的外端开设有第一控制口。第二控制腔的外端中部开设有第二控制口。
所述的褶皱挤压件包括中间连接杆、第一端部压头、第二端部压头、第一褶皱管和第二褶皱管。第一褶皱管、第二褶皱管的相对端与隔板的让位孔的两端分别固定。第一端部压头、第二端部压头与第一褶皱管、第二褶皱管的相背端分别固定。中间连接杆的两端与第一端部压头、第二端部压头分别固定。中间连接杆穿过隔板的让位孔。第一端部压头、第二端部压头的外侧面与第一控制腔、第二控制腔的外端分别形状对应。
所述的第一通流管穿过外壳的第一控制腔,且位于第一控制口与第一端部压头之间。第二通流管穿过外壳的第二控制腔,且位于第二控制口与第二端部压头之间。
作为优选,本发明一种用于软体机器人的双稳态软通断阀还包括控制模块。所述的控制模块包括活塞缸、电动推杆和控制器。活塞缸的有杆腔、无杆腔与外壳上的第一控制口、第二控制口分别连接。活塞缸的活塞杆与电动推杆的推出杆分别固定。电动推杆与控制器通过电机驱动器连接。
作为优选,所述外壳内腔的形状为两端成圆锥形的圆柱状。第一端部压头、第二端部压头的外侧面均呈圆台状,且圆台的锥度与外壳内腔端面的锥度相等。
作为优选,所述的第一通流管及第二通流管均采用具有弹性、能够伸缩的软管。
该一种用于软体机器人的双稳态软通断阀的使用方法具体如下:
步骤一、将第一通流管、第二通流管各自作为一个通断阀或节流阀接入软体机器人的气动回路中。
步骤二、当需要截止第一通流管或减小第一通流管的流量时,控制器控制电动推杆运动,使得活塞缸的有杆腔的容积增大气压减小,无杆腔的容积减小气压增大,褶皱挤压件内的中间连接杆向第一通流管移动,第一端部压头与第一控制腔的外端端面挤压第一通流管,使得第一通流管被截止或通流截面积减小。
当需要截止第二通流管或减小第二通流管的流量时,控制器控制电动推杆运动,使得活塞缸的有杆腔的容积减小气压增大,无杆腔的容积增大气压减小,褶皱挤压件内的中间连接杆向第二通流管移动,第二端部压头与第二控制腔的外端端面挤压第二通流管,使得第二通流管被截止或通流截面积减小。
本发明装置部分的第二种方案如下:
一种用于软体机器人的双稳态软通断阀,包括多个前述的软阀体。各个软阀体依次首尾相连;后一个软阀体内的第一控制口与前一个软阀体内的第二控制口连接。
作为优选,本发明一种用于软体机器人的双稳态软通断阀还包括控制模块。所述的控制模块包括活塞缸、电动推杆和控制器。活塞缸的有杆腔、无杆腔与位于首端的软阀体的第一控制口、位于末端的软阀体的第二控制口分别连接。活塞缸的活塞杆与电动推杆的推出杆分别固定。电动推杆与控制器通过电机驱动器连接。
本发明具有的有益效果是:
1、本发明是一种主体由橡胶制作的软阀,克服了现有的由硬阀控制软体机器人所带来的障碍。
2、本发明通过一个活塞缸和电动推杆配合能够实现对两个通道的控制,结构简单,方法新颖,对流体没有污染。
3、本发明的软阀体中不涉及接触式传动,,故容易实现密封,且可靠性和寿命较高。
4、本发明通过串联多个软阀体,能够实现多个通道在相互隔绝的情况下的同步控制。
附图说明
图1是本发明中软阀体的整体结构示意图;
图2是本发明中软阀体的正面剖视图;
图3是本发明实施例1的控制示意图;
图4是本发明实施例2中各软阀体的连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1和2所示,一种用于软体机器人的双稳态软通断阀,包括软阀体和控制模块。软阀体包括外壳2、第一通流管3、第二通流管10、隔板6和褶皱挤压件。外壳2内腔的形状为两端成圆锥形(或圆台形)的圆柱状。空腔的中部设置有隔板6。隔板6的中部开设有让位孔。隔板6将外壳2的内腔分隔为第一控制腔11和第二控制腔13。第一控制腔11的外端中部设置有第一控制口1。第二控制腔13的外端中部设置有第二控制口12。
褶皱挤压件包括中间连接杆7、第一端部压头4、第二端部压头9、第一褶皱管5和第二褶皱管8。第一褶皱管5、第二褶皱管8的相对端与隔板6的让位孔的两端分别固定。第一端部压头4、第二端部压头9与第一褶皱管5、第二褶皱管8的相背端分别固定。中间连接杆7的两端与第一端部压头4、第二端部压头9分别固定。中间连接杆7穿过隔板6的让位孔。第一端部压头4、第二端部压头9的外侧面均呈圆台状,且圆台的锥度与外壳2内腔端面的锥度相等。中间连接杆7能够沿自身轴线方向移动。中间连接杆7移动时,第一褶皱管5、第二褶皱管8中的其中一根伸长,另一根缩短。褶皱挤压件完全覆盖隔板6上的让位孔,使得外壳2内的第一控制腔11与第二控制腔13完全隔离。第一褶皱管5、第二褶皱管8的内腔均不与第一控制腔11、第二控制腔13连通。
第一通流管3、第二通流管10均穿过外壳2。第一通流管3穿过外壳2的第一控制腔11,且位于第一控制口1与第一端部压头4之间。第二通流管10穿过外壳2的第二控制腔13,且位于第二控制口12与第二端部压头9之间。第一通流管3及第二通流管10均不与外壳2的内腔连通。第一通流管3及第二通流管10均采用具有弹性、能够伸缩的软管,材质为橡胶或硅胶。
如图3所示,当第二控制口通入气压值高于第一控制腔11、第二控制腔13初始气压的气源。第二控制腔13内升高的气压将推动褶皱挤压件向第一通流管3移动,第一端部压头4推动第一通流管3,使得第一通流管3变形,第一端部压头与第一控制腔11的外端端面形状对应,共同挤压第一通流管3,使得第一通流管3被截止或通流截面积减小。第一通流管3、第二通流管10用于供该双稳态软通断阀所控制的流体进行流通。第一通流管3、第二通流管10各自起到一个通断阀或节流阀的功能,且第一通流管3、第二通流管10中的一个截止时,另一个导通,可以应用在独立通流但不需要同时截止的气动回路或液压回路中。
控制模块包括活塞缸14、电动推杆和控制器。活塞缸14的有杆腔、无杆腔与外壳2上的第一控制口1、第二控制口12分别连接。活塞缸14的活塞杆与电动推杆的推出杆分别固定。通过电动推杆的驱动活塞杆进行滑动,能够使得两个控制腔中的一个气压增大,另一个气压减小,实现对褶皱挤压件的非接触式驱动。电动推杆与控制器通过电机驱动器连接。
该一种用于软体机器人的双稳态软通断阀的使用方法具体如下:
步骤一、将第一通流管3、第二通流管10各自作为一个通断阀或节流阀接入软体机器人的气动回路中。
步骤二、当需要截止第一通流管3或减小第一通流管3的流量时,控制器控制电动推杆运动,使得活塞缸14的有杆腔的容积增大气压减小,无杆腔的容积减小气压增大,褶皱挤压件内的中间连接杆向第一通流管3移动,第一端部压头与第一控制腔11的外端端面挤压第一通流管3,使得第一通流管3被截止或通流截面积减小。
当需要截止第二通流管10或减小第二通流管10的流量时,控制器控制电动推杆运动,使得活塞缸14的有杆腔的容积减小气压增大,无杆腔的容积增大气压减小,褶皱挤压件内的中间连接杆向第二通流管10移动,第二端部压头与第二控制腔13的外端端面挤压第二通流管10,使得第二通流管10被截止或通流截面积减小。
实施例2
如图4所示,本实施例的一种用于软体机器人的双稳态软通断阀包括控制模块和多个与实施例1中相同的软阀体。各个软阀体依次首尾相连,具体为:后一个软阀体内的第一控制口1与前一个软阀体内的第二控制口12连接。
控制模块包括活塞缸、电动推杆和控制器。活塞缸的有杆腔、无杆腔与位于首端的软阀体的第一控制口、位于末端的软阀体的第二控制口分别连接。活塞缸的活塞杆与电动推杆的推出杆分别固定。通过电动推杆的驱动活塞杆进行滑动,能够使得两个控制腔中的一个气压增大,另一个气压减小,实现对褶皱挤压件的非接触式驱动。电动推杆与控制器通过电机驱动器连接。
当前一个软阀体内的第二褶皱管8伸长时,前一个软阀体内的第一控制腔11内的容积将减少气压将增大,增大的气压将推动后一个软阀体内的褶皱挤压件向后一个软阀体内的第二控制口移动;因此,当电动推杆移动,使得首端及末端的软阀体内的第二通流管被截止时;位于中间的所有各软阀体内的第二通流管也会被截止。
因此,本实施例中,一个电动推杆的移动能够同时使得各个软阀体内的第一通流管同时截止或各个软阀体内的第二通流管同时截止,起到同时控制多个通断阀的功能。
Claims (7)
1.一种用于软体机器人的双稳态软通断阀,其特征在于:包括软阀体;所述的软阀体包括外壳、第一通流管、第二通流管、隔板和褶皱挤压件;空腔的中部设置有隔板;隔板的中部开设有让位孔;隔板将外壳的内腔分隔为第一控制腔和第二控制腔;第一控制腔的外端开设有第一控制口;第二控制腔的外端中部开设有第二控制口;
所述的褶皱挤压件包括中间连接杆、第一端部压头、第二端部压头、第一褶皱管和第二褶皱管;第一褶皱管、第二褶皱管的相对端与隔板的让位孔的两端分别固定;第一端部压头、第二端部压头与第一褶皱管、第二褶皱管的相背端分别固定;中间连接杆的两端与第一端部压头、第二端部压头分别固定;中间连接杆穿过隔板的让位孔;第一端部压头、第二端部压头的外侧面与第一控制腔、第二控制腔的外端分别形状对应;
所述的第一通流管穿过外壳的第一控制腔,且位于第一控制口与第一端部压头之间;第二通流管穿过外壳的第二控制腔,且位于第二控制口与第二端部压头之间。
2.根据权利要求1所述的一种用于软体机器人的双稳态软通断阀,其特征在于:还包括控制模块;所述的控制模块包括活塞缸、电动推杆和控制器;活塞缸的有杆腔、无杆腔与外壳上的第一控制口、第二控制口分别连接;活塞缸的活塞杆与电动推杆的推出杆分别固定;电动推杆与控制器通过电机驱动器连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于软体机器人的双稳态软通断阀,其特征在于:所述外壳内腔的形状为两端成圆锥形的圆柱状;第一端部压头、第二端部压头的外侧面均呈圆台状,且圆台的锥度与外壳内腔端面的锥度相等。
4.根据权利要求1所述的一种用于软体机器人的双稳态软通断阀,其特征在于:所述的第一通流管及第二通流管均采用具有弹性、能够伸缩的软管。
5.根据权利要求1所述的一种用于软体机器人的双稳态软通断阀,其特征在于:所述的软阀体有多个;各个软阀体依次首尾相连;后一个软阀体内的第一控制口与前一个软阀体内的第二控制口连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于软体机器人的双稳态软通断阀,其特征在于:还包括控制模块;所述的控制模块包括活塞缸、电动推杆和控制器;活塞缸的有杆腔、无杆腔与位于首端的软阀体的第一控制口、位于末端的软阀体的第二控制口分别连接;活塞缸的活塞杆与电动推杆的推出杆分别固定;电动推杆与控制器通过电机驱动器连接。
7.如权利要求2所述的一种用于软体机器人的双稳态软通断阀的使用方法,其特征在于:步骤一、将第一通流管、第二通流管各自作为一个通断阀或节流阀接入软体机器人的气动回路中;
步骤二、当需要截止第一通流管或减小第一通流管的流量时,控制器控制电动推杆运动,使得活塞缸的有杆腔的容积增大气压减小,无杆腔的容积减小气压增大,褶皱挤压件内的中间连接杆向第一通流管移动,第一端部压头与第一控制腔的外端端面挤压第一通流管,使得第一通流管被截止或通流截面积减小;
当需要截止第二通流管或减小第二通流管的流量时,控制器控制电动推杆运动,使得活塞缸的有杆腔的容积减小气压增大,无杆腔的容积增大气压减小,褶皱挤压件内的中间连接杆向第二通流管移动,第二端部压头与第二控制腔的外端端面挤压第二通流管,使得第二通流管被截止或通流截面积减小。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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