基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用制造技术

本发明专利技术涉及气动阀门技术领域，且公开了一种基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用，包括柔性阀体。该基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用，通过外部气源泵同时对气压驱动器和气流通道的进气端输入相同且逐次递增的气压值，由于气流通道通过塞孔与排气孔连通，气流通道内部气压会通过排气孔排出而不实现充气动作，随着气压逐步增大，气压驱动器带动塞杆的柱面先堵塞气流通道并使得气流通道内壁在气压力的作用下扩张变形实现单向导通，同时由于塞杆的柱面与塞孔内壁完全贴合且接触面均匀，故塞杆完全堵塞塞孔和排气孔，避免气压泄漏而影响该气动柔性阀对应气压值的驱动精度及充气精度，达到简单方便单一气源高精度气压控制驱动的效果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用


[0001]本专利技术涉及气动阀门
，具体为一种基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用。

技术介绍

[0002]软体机器人由于其自身可连续变形，自由度高度冗余和能够通过改变自身的形态在较为复杂的环境中工作等特点，在医疗、教育、服务、救援、探索、探测和可穿戴设备等领域越来越受到重视，并显示出巨大的发展潜力，但是柔性材料的使用却使得传统电机带动运动副的驱动方式不再适用，目前软体机器人驱动的主要方式为流体驱动、智能材料驱动、磁驱动以及化学驱动，其中气动驱动由于成本低、质量轻、响应快和功率密度比高等特点而被广泛的应用在软体抓手和仿生软体机器人的驱动中。
[0003]现有气动驱动软体机器人的运动变形主要是依靠电子阀门元件以及控制面板的配合使用下完成，其集成到软体机器人中时，柔顺性以及对环境的自适应性将大打折扣，繁杂的气管将很大程度上限制了微型、集成一体化软体机器人的发展，具有柔顺特性气动阀的研发逐渐成为研究者的研究难点，故而提出一种基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用来解决上述问题。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用，具备单一气源高精度气动柔性控制气流通断等优点，解决了现有气动驱动软体机器人的运动变形主要是依靠电子阀门元件以及控制面板的配合使用下完成，其集成到软体机器人中时，柔顺性以及对环境的自适应性将大打折扣，繁杂的气管将很大程度上限制了微型、集成一体化软体机器人的发展，具有柔顺特性气动阀的研发逐渐成为研究者的研究难点的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现上述单一气源高精度气动柔性控制气流通断的目的，本专利技术提供如下技术方案：基于阀杆堵塞的气动柔性阀，包括柔性阀体，柔性阀体内设置有横截面为圆形的气流通道，还包括直径与气流通道相同的塞孔，柔性阀体内开设有与气流通道垂直且连通的塞孔，塞孔内设置有塞杆，柔性阀体上且位于塞杆的一端设置有气压驱动器，气压驱动器和气流通道的进气端均与外部气源泵的排气端连通，柔性阀体上设置有与塞孔连通的排气孔，气压驱动器用于带动塞杆伸缩驱动并选择性堵塞排气孔和塞孔，同时气流通道配合塞杆在外部气源泵的排气端气压的作用下带动柔性阀体发生局部形变并实现单向导通气流通道。
[0008]优选的，气压驱动器包括壳体和折纸状阀芯，壳体设置于柔性阀体上，折纸状阀芯设置于壳体内并与外部气源泵的排气端连通，塞杆设置于折纸状阀芯上并贯穿壳体且延伸至塞孔内，当折纸状阀芯内部气压增大时，折纸状阀芯带动塞杆向靠近柔性阀体方向移动，
当折纸状阀芯内部气压减小时，折纸状阀芯在弹性作用下带动塞杆向远离柔性阀体方向移动。
[0009]优选的，折纸状阀芯包括硅胶气囊、菱形折叠面和弹性体纤维，硅胶气囊设置于壳体内并与外部气源泵的排气端连通，硅胶气囊上且沿塞杆的径向面设置有若干个依次连接的菱形折叠面，菱形折叠面的外壁设置有弹性体纤维。
[0010]优选的，塞杆为实心杆，气流通道的数量不少于两个，通过外部气源泵控制流入气流通道和气压驱动器气压值逐步增大并实现远离塞杆方向的气流通道依次堵塞和充气的顺序阀功能。
[0011]优选的，塞杆的中部开设有连通孔，且当外部气源泵的排气端气压增大时塞杆驱动并使得连通孔与排气孔和气流通道连通，通过外部气源泵控制流入气流通道和气压驱动器气压值增大并实现气流通道依次堵塞、充气和排气的截止阀功能。
[0012]优选的，气流通道的排气端设置有软体执行器，软体执行器用于根据其内部气压大小自适应弯曲。
[0013]优选的，顺序阀上远离其塞杆一侧依次设置有与外部气源泵的排气端连通的第一气流通道和第二气流通道，截止阀上气流通道的进气端与第一气流通道的排气端连通，软体执行器为双侧单元软体结构，软体执行器的第一进气端与第二气流通道的排气端连通，软体执行器的第二进气端与截止阀上的气流通道的排气端连通，顺序阀和截止阀上的气压驱动器的进气端均与外部气源泵的排气端连通，顺序阀上第一气流通道的最小充气气压值为P1，截止阀上排气孔的堵塞最小气压值为P2，顺序阀上第二气流通道的充气气压值为P4，截止阀上连通孔的最小排气气压值P3，P2＜P1＜P4＜P3，通过逐步增大外部气源泵的排气端的气压值并实现软体执行器依次右弯曲、复位和左弯曲等换向阀功能。
[0014]优选的，顺序阀上靠近其塞杆一侧的第一气流通道与其上塞杆零气压状态之间的最小间距为D1，顺序阀上远离其塞杆一侧的第一气流通道与其上塞杆零气压状态之间的最小间距为D2，截止阀上的气流通道与其上塞杆零气压状态之间的最小间距为D3，截止阀上塞杆最大行程间距为D4，D1＜D3＜D2＜D4。
[0015]优选的，软体执行器为单侧单元软体结构，且五个软体执行器的进气端依次与第一顺序阀、第二顺序阀、第三顺序阀和截止阀上的气流通道排气端连通，第一顺序阀、第二顺序阀、第三顺序阀和截止阀上的气压驱动器的进气端均与外部气源泵的排气端连通，第一顺序阀、第二顺序阀和第三顺序阀上的气流通道进气端均与外部气源泵的排气端连通，截止阀上的气流通道进气端与第一顺序阀上气流通道远离其上塞杆一侧的气流通道排气端连通，通过逐步增大外部气源泵的排气端的气压值并实现软体执行器变形模拟仿生手指动作的功能；五个软体执行器分别为第一软体执行器、第二软体执行器、第三软体执行器、第四软体执行器和第五软体执行器；第一软体执行器的进气端与第一顺序阀上靠近其塞杆一侧的气流通道排气端连通，第二软体执行器的进气端与截止阀上的气流通道排气端连通，第三软体执行器的进气端与第二顺序阀上靠近其塞杆一侧的气流通道排气端连通，第四软体执行器的进气端与第三顺序阀上的气流通道排气端连通，第五软体执行器的进气端与第二顺序阀上远离其塞杆一侧的气流通道排气端连通，第一顺序阀上靠近塞杆一侧的气流通道最小充气驱动气压值为p1；第一顺序阀上远离塞杆一侧的气流通道最小充气驱动气压为p2；截止阀上的排气孔最小堵塞气压值为p3，截止阀上连通孔与其上气流通道进气端
和排气端连通的最小气压值为p4，截止阀上塞杆的连通孔越过气流通道并二次充气的最小气压值为p5；第二顺序阀上靠近其塞杆一侧的气流通道的最小充气气压值为p6；第二顺序阀上远离其塞杆一侧的气流通道的最小充气气压值为p7；第三顺序阀上的气流通道的最小充气气压值为p6，p1＜(p2，p3)＜p4＜p6＜p7＜p5，通过逐步增大外部气源泵的排气端的气压值并实现软体执行器依次展示“5”、“4”、“3”、“2”、“1”、“0”的手势。
[0016](三)有益效果
[0017]与现有技术相比，本专利技术提供了基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用，具备以下有益效果：
[0018]1、该基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用，通过外部气源泵同时对气压驱动器和气流通道的进气端输入相同且逐次递增的气压值，由于气流通道通过塞孔与排气孔连通，气流通道内部气压会通过排气孔排出而不实现充气动作，随着气压逐步增大，气压驱动器带动塞杆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于阀杆堵塞的气动柔性阀，包括柔性阀体(11)，柔性阀体(11)内设置有横截面为圆形的气流通道(12)，其特征在于：还包括直径与气流通道(12)相同的塞孔(2)，柔性阀体(11)内开设有与气流通道(12)垂直且连通的塞孔(2)，塞孔(2)内设置有塞杆(3)，柔性阀体(11)上且位于塞杆(3)的一端设置有气压驱动器(4)，气压驱动器(4)和气流通道(12)的进气端均与外部气源泵的排气端连通，柔性阀体(11)上设置有与塞孔(2)连通的排气孔(5)，气压驱动器(4)用于带动塞杆(3)伸缩驱动并选择性堵塞排气孔(5)和塞孔(2)，同时气流通道(12)配合塞杆(3)在外部气源泵的排气端气压的作用下带动柔性阀体(11)发生局部形变并实现单向导通气流通道(12)。2.根据权利要求1所述的基于阀杆堵塞的气动柔性阀，其特征在于：气压驱动器(4)包括壳体(41)和折纸状阀芯(42)，壳体(41)设置于柔性阀体(11)上，折纸状阀芯(42)设置于壳体(41)内并与外部气源泵的排气端连通，塞杆(3)设置于折纸状阀芯(42)上并贯穿壳体(41)且延伸至塞孔(2)内，当折纸状阀芯(42)内部气压增大时，折纸状阀芯(42)带动塞杆(3)向靠近柔性阀体(11)方向移动，当折纸状阀芯(42)内部气压减小时，折纸状阀芯(42)在弹性作用下带动塞杆(3)向远离柔性阀体(11)方向移动。3.根据权利要求2所述的基于阀杆堵塞的气动柔性阀，其特征在于：折纸状阀芯(42)包括硅胶气囊(421)、菱形折叠面(422)和弹性体纤维(423)，硅胶气囊(421)设置于壳体(41)内并与外部气源泵的排气端连通，硅胶气囊(421)上且沿塞杆(3)的径向面设置有若干个依次连接的菱形折叠面(422)，菱形折叠面(422)的外壁设置有弹性体纤维(423)。4.根据权利要求1所述的基于阀杆堵塞的气动柔性阀，其特征在于：塞杆(3)为实心杆，气流通道(12)的数量不少于两个，通过外部气源泵控制流入气流通道(12)和气压驱动器(4)气压值逐步增大并实现远离塞杆(3)方向的气流通道(12)依次堵塞和充气的顺序阀功能。5.根据权利要求1所述的基于阀杆堵塞的气动柔性阀，其特征在于：塞杆(3)的中部开设有连通孔(a)，且当外部气源泵的排气端气压增大时塞杆(3)驱动并使得连通孔(a)与排气孔(5)和气流通道(12)连通，通过外部气源泵控制流入气流通道(12)和气压驱动器(4)气压值增大并实现气流通道(12)依次堵塞、充气和排气的截止阀功能。6.根据权利要求4或5所述的基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用，其特征在于：气流通道(12)的排气端设置有软体执行器(6)，软体执行器(6)用于根据其内部气压大小自适应弯曲。7.根据权利要求6所述的基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用，其特征在于：顺序阀(A)上远离其塞杆(3)一侧依次设置有与外部气源泵的排气端连通的第一气流通道和第二气流通道，截止阀(B)上气流通道(12)的进气端与第一气流通道的排气端连通，软体执行器(6)为双侧单元软体结构，软体执行器(6)的第一进气端与第二气流通道的排气端连通，软体执行器(6)的第二进气端与截止阀(B)上的气流通道(12)的排气端连通，顺序阀(A)和截止阀上的气压驱动器(4)的进气端均与外部气源泵的排气端连通，顺序阀(A)上第一气流通道的最小充气气压值为P...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡俊峰，周亮，岳金磊，刘磊，韩伟涛，胡轩铭，潘浩，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
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