一種提供氣動肌肉工作的獨(dú)立供氣氣動系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能夠集成在移動機(jī)器人本體上的氣動系統(tǒng)，具體涉及一種提供氣動肌肉工作的獨(dú)立供氣氣動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氣動肌肉由于其質(zhì)量輕，體積小，輸出力大，具有被動柔順性等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)器人驅(qū)動中，但是氣動元件一般需要龐大沉重的氣源及其處理設(shè)備及調(diào)壓系統(tǒng)。為此，設(shè)計(jì)一種能夠集成在機(jī)器人本體中并且體積小巧的氣動系統(tǒng)有著重要意義。
[0003]常規(guī)氣動系統(tǒng)需要大體積氣缸儲存高壓氣體，并且通過壓力比例閥等調(diào)壓設(shè)備對氣動肌肉充氣和排氣，而壓力比例閥等調(diào)壓設(shè)備體積質(zhì)量均較大，不利于集成在移動機(jī)器人本體中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的氣動系統(tǒng)需要大體積氣缸儲存高壓氣體，并且通過壓力比例閥調(diào)壓設(shè)備對氣動肌肉充氣和排氣，存在不利于集成在移動機(jī)器人本體中的問題，進(jìn)而提供一種提供氣動肌肉工作的獨(dú)立供氣氣動系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種提供氣動肌肉工作的獨(dú)立供氣氣動系統(tǒng)，它包括高壓艙、氣栗、低壓艙、空氣過濾閥、高壓艙壓力傳感器、電池、低壓艙壓力傳感器、開關(guān)氣動系統(tǒng)和氣動執(zhí)行單元，高壓艙和低壓艙相對設(shè)置且高壓艙和低壓艙之間通過氣栗連通，電池接在氣栗上并為氣栗供電，高壓艙連接空氣過濾閥并通過開關(guān)氣動系統(tǒng)中的進(jìn)氣高速開關(guān)閥為氣動執(zhí)行單元的氣動肌肉提供氣源，低壓艙通過該開關(guān)氣動系統(tǒng)中的排氣高速開關(guān)閥為該氣動肌肉提供排氣，高壓艙壓力傳感器用于測量高壓艙的艙內(nèi)壓力，低壓艙壓力傳感器用于測量低壓艙的艙內(nèi)壓力。
[0006]氣栗的進(jìn)氣口A端與低壓艙連接，氣栗的排氣口 B端與高壓艙連接。
[0007]開關(guān)氣動系統(tǒng)包括進(jìn)氣尚速開關(guān)閥和排氣尚速開關(guān)閥，進(jìn)氣尚速開關(guān)閥和排氣尚速開關(guān)閥并聯(lián)設(shè)置并與空氣過濾閥或低壓艙連接。
[0008]氣動執(zhí)行單元包括氣動肌肉和工作壓力傳感器，氣動肌肉和工作壓力傳感器并聯(lián)設(shè)置并與開關(guān)氣動系統(tǒng)連接。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果:
[0010]1.本發(fā)明的高壓艙提供氣源供執(zhí)行單元工作后排氣到低壓艙，高低艙壓差減小，通過氣栗恢復(fù)高低艙之間的壓差。從而使本發(fā)明的氣動系統(tǒng)與外部大氣隔離，形成可集成的獨(dú)立氣源。
[0011]2.本發(fā)明通過高速開關(guān)閥組控制氣動肌肉的充氣和放氣，相對其他調(diào)壓閥，體積和質(zhì)量都有極大的減小，減小了一倍以上。將供電電池、開關(guān)閥、氣栗等相關(guān)組件配置在低壓艙內(nèi)，使結(jié)構(gòu)緊湊，有效縮減整個系統(tǒng)的體積，體積縮小了一倍以上。
[0012 ] 3.本發(fā)明通過控制開關(guān)閥的高速開關(guān)來控制沖入肌肉密閉腔內(nèi)的氣體，從而達(dá)到控制肌肉收縮的目的。而高速開關(guān)閥具有體積小，質(zhì)量輕的特點(diǎn)，并且可以通過調(diào)節(jié)開關(guān)頻率控制氣動肌肉等氣動執(zhí)行元件的工作。相比其他調(diào)壓閥質(zhì)量和體積有了較大減小，與壓力比例閥相比，成本也有顯著的降低。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的氣動系統(tǒng)原理圖；圖2為本發(fā)明氣動系統(tǒng)一種安裝結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1至圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式一種提供氣動肌肉工作的獨(dú)立供氣氣動系統(tǒng)，它包括高壓艙1、氣栗2、低壓艙3、空氣過濾閥4、高壓艙壓力傳感器5、電池6、低壓艙壓力傳感器7、開關(guān)氣動系統(tǒng)20和氣動執(zhí)行單元30，高壓艙I和低壓艙3相對設(shè)置且高壓艙I和低壓艙3之間通過氣栗2連通，電池6接在氣栗2上并為氣栗2供電，高壓艙I連接空氣過濾閥4并通過開關(guān)氣動系統(tǒng)20中的進(jìn)氣高速開關(guān)閥21為氣動執(zhí)行單元30的氣動肌肉31提供氣源，低壓艙3通過該開關(guān)氣動系統(tǒng)20中的排氣高速開關(guān)閥22為該氣動肌肉提供排氣，高壓艙壓力傳感器5用于測量高壓艙I的艙內(nèi)壓力，低壓艙壓力傳感器7用于測量低壓艙3的艙內(nèi)壓力。
[0015]本實(shí)施方式的氣栗2由電池6供電，其進(jìn)氣口A端與低壓艙3相連，氣栗排氣口 B端與高壓艙相連。通過氣栗2保持高壓與低壓艙之間的壓差，高壓艙I連接空氣過濾閥4通過開關(guān)氣動系統(tǒng)為氣動執(zhí)行單元30提供氣源。高壓艙壓力傳感器5測量該艙內(nèi)壓力，低壓艙壓力傳感器測量該艙內(nèi)壓力。
[0016]氣栗2、開關(guān)氣動系統(tǒng)20、電池6安置在低壓艙3中。高壓艙I和空氣過濾閥4安置在低壓艙外部。進(jìn)氣高速開關(guān)閥21連接高壓艙I與氣動肌肉31，排氣高速開關(guān)閥22連接低壓艙3與氣動肌肉31。兩個開關(guān)閥控制一條氣動肌肉的充氣與放氣，所以開關(guān)閥數(shù)量和氣動肌肉數(shù)量比為2:1。
[0017]本實(shí)施方式在實(shí)際使用過程中，如果應(yīng)用到仿青蛙游動機(jī)器人上時，需要同時對仿青蛙游動機(jī)器人的兩個氣動肌肉進(jìn)行控制，此時，在本實(shí)施方式的基礎(chǔ)之上并聯(lián)一套開關(guān)氣動系統(tǒng)20和氣動執(zhí)行單元30即可，且兩套開關(guān)氣動系統(tǒng)20之間分別與高壓艙I和低壓艙3連接，為另外一個氣動肌肉提供控制。
[0018]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1至圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的氣栗2的進(jìn)氣口A端與低壓艙3連接，氣栗2的排氣口 B端與高壓艙I連接。如此設(shè)置:便于實(shí)現(xiàn)高壓艙和低壓艙之間的壓差，從而使本發(fā)明的氣動系統(tǒng)與外部大氣隔離，形成可集成的獨(dú)立氣源。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】二相同。
[0019]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1至圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的開關(guān)氣動系統(tǒng)20包括進(jìn)氣尚速開關(guān)閥21和排氣尚速開關(guān)閥22，進(jìn)氣尚速開關(guān)閥21和排氣尚速開關(guān)閥22并聯(lián)設(shè)置并與空氣過濾閥4或低壓艙3連接。如此設(shè)置的益處是:便于減小體積。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】二相同。
[0020]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖1至圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的氣動執(zhí)行單元30包括氣動肌肉31和工作壓力傳感器32，氣動肌肉31和工作壓力傳感器32并聯(lián)設(shè)置并與開關(guān)氣動系統(tǒng)20連接。如此設(shè)置的益處是:便于與外界連接，實(shí)現(xiàn)對氣動肌肉的動作控制，另外，每個開關(guān)氣動系統(tǒng)通過工作壓力傳感器32測量氣動肌肉31的工作壓力?？刂葡驓鈩蛹∪獾某錃馀c放氣。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二或三相同。
[0021 ]本發(fā)明具有的邏輯關(guān)系是:
[0022]邏輯一，進(jìn)氣高速開關(guān)閥21通電時，排氣高速開關(guān)閥22斷電，使高壓氣體從高壓艙I通入氣動肌肉31;
[0023]邏輯二，進(jìn)氣高速開關(guān)閥21斷電，排氣高速開關(guān)閥22也斷電，氣動肌肉內(nèi)部氣體質(zhì)量守十旦。
[0024]邏輯三，排氣高速開關(guān)閥22通電時，進(jìn)氣高速開關(guān)閥21斷電，氣動肌肉31內(nèi)的壓縮空氣排入低壓艙3中。
[0025]本發(fā)明工作時，利用以上邏輯關(guān)系能夠?qū)崿F(xiàn)氣動肌肉的主動收縮功能，具有驅(qū)動能力；零進(jìn)氣量時具有被動柔性，相當(dāng)于變剛度彈簧;氣動肌肉放氣復(fù)位功能。本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)形式如圖2所示，具有體積小，質(zhì)量輕，開關(guān)量控制，與外界大氣隔離的特點(diǎn)，非常適用于集成在移動機(jī)器人本體上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提供氣動肌肉工作的獨(dú)立供氣氣動系統(tǒng)，其特征在于:它包括高壓艙(I)、氣栗(2)、低壓艙(3)、空氣過濾閥(4)、高壓艙壓力傳感器(5)、電池(6)、低壓艙壓力傳感器(7)、開關(guān)氣動系統(tǒng)(20)和氣動執(zhí)行單元(30)，高壓艙(I)和低壓艙(3)相對設(shè)置且高壓艙(I)和低壓艙(3)之間通過氣栗(2)連通，電池(6)接在氣栗(2)上并為氣栗(2)供電，高壓艙(I)連接空氣過濾閥(4)并通過開關(guān)氣動系統(tǒng)(20)中的進(jìn)氣高速開關(guān)閥(21)為氣動執(zhí)行單元(30)的氣動肌肉(31)提供氣源，低壓艙(3)通過該開關(guān)氣動系統(tǒng)(20)中的排氣高速開關(guān)閥(22)為該氣動肌肉提供排氣，高壓艙壓力傳感器(5)用于測量高壓艙(I)的艙內(nèi)壓力，低壓艙壓力傳感器(7)用于測量低壓艙(3)的艙內(nèi)壓力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提供氣動肌肉工作的獨(dú)立供氣氣動系統(tǒng)，其特征在于:氣栗(2)的進(jìn)氣口 A端與低壓艙(3)連接，氣栗(2)的排氣口 B端與高壓艙(I)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提供氣動肌肉工作的獨(dú)立供氣氣動系統(tǒng)，其特征在于:開關(guān)氣動系統(tǒng)(20)包括進(jìn)氣高速開關(guān)閥(21)和排氣高速開關(guān)閥(22)，進(jìn)氣高速開關(guān)閥(21)和排氣高速開關(guān)閥(22)并聯(lián)設(shè)置并與空氣過濾閥(4)或低壓艙(3)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種提供氣動肌肉工作的獨(dú)立供氣氣動系統(tǒng)，其特征在于:氣動執(zhí)行單元(30)包括氣動肌肉(31)和工作壓力傳感器(32)，氣動肌肉(31)和工作壓力傳感器(32)并聯(lián)設(shè)置并與開關(guān)氣動系統(tǒng)(20)連接。
【專利摘要】一種提供氣動肌肉工作的獨(dú)立供氣氣動系統(tǒng)，它涉及一種氣動系統(tǒng)。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的氣動系統(tǒng)需要大體積氣缸儲存高壓氣體，并且通過壓力比例閥調(diào)壓設(shè)備對氣動肌肉充氣和排氣，存在無法通過減小氣動系統(tǒng)體積和質(zhì)量來將氣動系統(tǒng)集成到移動機(jī)器人中的問題。本發(fā)明的高壓艙和低壓艙相對設(shè)置且高壓艙和低壓艙之間通過氣泵連通，電池接在氣泵上并為氣泵供電，高壓艙連接空氣過濾閥并通過一個開關(guān)氣動系統(tǒng)為一個氣動執(zhí)行單元提供氣源，低壓艙通過另一個開關(guān)氣動系統(tǒng)為該氣動執(zhí)行單元提供排氣空間，高壓艙壓力傳感器用于測量高壓艙的艙內(nèi)壓力，低壓艙壓力傳感器用于測量低壓艙的艙內(nèi)壓力。本發(fā)明尤其適用于仿青蛙游動機(jī)器人。
【IPC分類】B25J9/14
【公開號】CN105598964
【申請?zhí)枴緾N201610049075
【發(fā)明人】樊繼壯, 趙杰, 張偉, 孔彭城
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年1月25日