CN114439785A - 一种滚压驱动的折展皮囊泵式拮抗驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种滚压驱动的折展皮囊泵式拮抗驱动装置，包括支架、电机和折展皮囊，所述支架包括左侧架体和右侧架体，电机和折展皮囊位于左侧架体和右侧架体之间，电机的电机轴穿出其中一侧架体并在穿出的轴端固定连接有连杆，另一侧的架体转动连接有与电机轴同轴的挡盘，折展皮囊和挡盘接触并与支架相粘合；所述连杆的自由端与挡板之间转动连接有滚子，滚子的长度大于折展皮囊的侧部宽度，滚子压紧折展皮囊并使压紧处无法连通液体；所述折展皮囊为具有折痕褶皱的环形皮囊，折展皮囊上设置有相邻的第一进水口和第二进水口。本发明旨在提供一种体积小，流量大，可以进行液体互换的泵式驱动装置来实现拮抗运动。

Description

一种滚压驱动的折展皮囊泵式拮抗驱动装置
技术领域
本发明涉及拮抗装置技术领域，尤其涉及一种滚压驱动的折展皮囊泵式拮抗驱动装置。
背景技术
目前的拮抗驱动器主要为人工气动肌肉驱动器和液压伺服拮抗驱动器。其中，气动驱动器需要对气体进行压缩产生气压，这就使驱动器成本高，体积大，不适用于结构紧凑的仿生结构当中。对于液压驱动形式的拮抗驱动器，若单独对每个腔体进行液体的输入输出，则需要外置油缸体积过大，若进行彼此之间液体的互换，便需要一种泵结构来进行实现。常见的泵包括叶片泵，柱塞泵，齿轮泵，蠕动泵等，对于液体互换的要求已经排除了叶片泵，柱塞泵，蠕动泵流量太小也不适用于实现拮抗运动。齿轮泵要实现大流量传输，需要较高的转速，而齿轮泵为保证啮合关系及密封性，通常在转动过程存在一定的摩擦阻力，高转速使得效率变低，同样也不适合。因此，现亟需一种体积小，流量大，可以进行液体互换的泵式驱动装置来实现拮抗运动。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，旨在提供一种体积小，流量大，可以进行液体互换的泵式驱动装置来实现拮抗运动。
为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案予以实现的：
一种滚压驱动的折展皮囊泵式拮抗驱动装置，包括支架、电机和折展皮囊，所述支架包括左侧架体和右侧架体，电机和折展皮囊位于左侧架体和右侧架体之间，电机的电机轴穿出其中一侧架体并在穿出的轴端固定连接有连杆，另一侧的架体转动连接有与电机轴同轴的挡盘，折展皮囊和挡盘接触并与支架相粘合；所述连杆的自由端与挡板之间转动连接有滚子，滚子的长度大于折展皮囊的侧部宽度，滚子压紧折展皮囊并使压紧处无法连通液体；所述折展皮囊为具有折痕褶皱的环形皮囊，折展皮囊上设置有相邻的第一进水口和第二进水口，折展皮囊在第一进水口和第二进水口之间断开并封闭断开处。
进一步的，所述连杆的初始状态为竖直状态，连杆的转动角度范围为±120°。
进一步的，所述滚子对折展皮囊压紧处的两侧压差低于0.01Mpa。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明中可以实现两个腔体间的大流量液体互换，一个腔体的液体增量等于另一个腔体的液体减量，该功能尤其适合于拮抗运动的实现。在大流量的液体交换下，可以令人造肌肉快速绕关节转动。同时，本设计结构紧凑，占用体积小，方便在各种仿生机械内安装，如仿生鱼头部腔体放置该驱动器，尾部分为两腔相互间隔，在驱动器的作用下即可完成摆动。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的剖面图；
图3为本发明中折展皮囊的结构示意图。
附图标记：
1-左侧架体，2挡盘，3折展皮囊，4滚子，5连杆，6电机轴，7-右侧架体，8-电机，31-第一进水口，32-第二进水口。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图3所示，一种滚压驱动的折展皮囊泵式拮抗驱动装置，包括支架、电机8和折展皮囊3，所述支架包括左侧架体1和右侧架体7，电机8和折展皮囊3位于左侧架体1和右侧架体7之间，电机8的电机轴6穿出其中一侧架体并在穿出的轴端固定连接有连杆5，另一侧的架体转动连接有与电机轴6同轴的挡盘2，折展皮囊3和挡盘2接触并与支架相粘合；所述连杆5的自由端与挡板2之间转动连接有滚子4，滚子4的长度大于折展皮囊3的侧部宽度，滚子4压紧折展皮囊3并使压紧处无法连通液体；所述折展皮囊3为具有折痕褶皱的环形皮囊，折展皮囊3上设置有相邻的第一进水口31和第二进水口32，折展皮囊3在第一进水口31和第二进水口32之间断开并封闭断开处。
其中，所述连杆5的初始状态为竖直状态，连杆5的转动角度范围为±120°。连杆5通过转动改变连杆5与折展皮囊3的压紧处，由于折展皮囊3在第一进水口31和第二进水口32之间断开并封闭断开处，从而使折展皮囊3被连杆5分隔成独立的左右腔体，再通过连通外部液体流动而实现拮抗运动。
其中，所述滚子4对折展皮囊3压紧处的两侧压差低于0.01Mpa，低于该压差下，被滚子4分隔的两个腔体能够满足避免压紧处两侧的液体发生渗透。折展皮囊3内圈与外圈被压紧后的过盈量可通过ABAQUS软件确定，在软件中导入构建好的折展皮囊模型，输入折展皮囊材料的名义应力与名义应变的数据值，在折展皮囊上方构建滚子模型并使其向下运动压紧折展皮囊，可以得到压缩过盈量与折展皮囊承受压强的关系图。折展皮囊承受压强即为可分隔的两侧液体的最大压强差。之后另滚子在折展皮囊上进行滚动，可得到滚动过程中滚压皮囊受到的阻力，电机驱动的最小力矩应大于阻力×滚子转动半径。
本发明通过在折展皮囊3的第一进水口31和第二进水口32连通储液罐，使被连杆5压为左右两个腔体的折展皮囊3进行吸入液体和排出液体。滚子4在转动过程中始终保持压紧折展皮囊3的状态，使滚动的过程中，两侧腔体保持分隔。折展皮囊3的大折展比为该驱动装置带来大流量的液体变换，且紧凑的结构设计与折展皮囊3本身特性，大幅节约了空间，减小了占用体积。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种滚压驱动的折展皮囊泵式拮抗驱动装置，其特征在于：包括支架、电机(8)和折展皮囊(3)，所述支架包括左侧架体(1)和右侧架体(7)，电机(8)和折展皮囊(3)位于左侧架体(1)和右侧架体(7)之间，电机(8)的电机轴(6)穿出其中一侧架体并在穿出的轴端固定连接有连杆(5)，另一侧的架体转动连接有与电机轴(6)同轴的挡盘(2)，折展皮囊(3)和挡盘(2)接触并与支架相粘合；所述连杆(5)的自由端与挡板(2)之间转动连接有滚子(4)，滚子(4)的长度大于折展皮囊(3)的侧部宽度，滚子(4)压紧折展皮囊(3)并使压紧处无法连通液体；所述折展皮囊(3)为具有折痕褶皱的环形皮囊，折展皮囊(3)上设置有相邻的第一进水口(31)和第二进水口(32)，折展皮囊(3)在第一进水口(31)和第二进水口(32)之间断开并封闭断开处。
2.根据权利要求1所述的一种滚压驱动的折展皮囊泵式拮抗驱动装置，其特征在于：所述连杆(5)的初始状态为竖直状态，连杆(5)的转动角度范围为±120°。
3.根据权利要求1所述的一种滚压驱动的折展皮囊泵式拮抗驱动装置，其特征在于：所述滚子(4)对折展皮囊(3)压紧处的两侧压差低于0.01Mpa。
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