本发明专利技术公开了一种作为气动逻辑门元件的柔性阀门；该柔性阀门包括阀壳、伸缩变形管、阀杆和三岔软管。所述的阀壳内设置有互不连通的第一腔室和第二腔室。伸缩变形管固定在阀壳内。伸缩变形管分为处于第一腔室的第一伸缩段和处于第二腔室中的第二伸缩段。阀杆处于第一极限位置的状态下，第一通气软管截止，第二通气软管导通。阀杆处于第二极限位置的状态下，第二通气软管截止，第一通气软管导通。本发明专利技术通过挤压软管的方式实现对两根通气软管的通断控制，进而能够通过调节五个工作气口的输入气压，使得同一柔性阀门能够在与门、非门、或门、与非门、异或门这五种气动逻辑门元件之间任意切换，实现对气动回路的全气动数字控制。实现对气动回路的全气动数字控制。实现对气动回路的全气动数字控制。
【技术实现步骤摘要】
一种作为气动逻辑门元件的柔性阀
[0001]本专利技术属于柔性阀领域，具体涉及一种作为气动逻辑门元件的柔性阀。
技术介绍
[0002]随着柔性机器装置的发展，气动控制设备日益复杂化。在柔性机器人设备中，复杂的驱动顺序和精确的力控制通常需要硬电子阀。然而，硬电子阀由于其重量重，体积大，不具备良好的延展性和拉伸性，并不能应用于柔性装置中。将控制系统集成到软设备中是实现复杂设备和困难的驱动顺序的必要步骤。此外，气动阀难以实现逻辑门功能，能难以在多种逻辑门模式之间切换，限制了纯气动控制的灵活性。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种作为气动逻辑门元件的柔性阀。
[0004]一种作为气动逻辑门元件的柔性阀门，包括阀壳、伸缩变形管、阀杆和三岔通气管；阀壳内设置有互不连通的第一腔室和第二腔室；伸缩变形管固定在阀壳内；伸缩变形管分为处于第一腔室的第一伸缩段和处于第二腔室中的第二伸缩段；第一伸缩段与第二伸缩段内腔连通；阀杆的两端与第一伸缩段、第二伸缩段的相反端分别固定。
[0005]阀壳的两端分别设置有第一流道和第二流道。阀壳内腔的两端分别开设有第一凹槽和第二凹槽。阀杆的两端分别伸入第一凹槽和第二凹槽；第一凹槽与第一流道相交；第二凹槽与第二流道相交。
[0006]在第一腔室内的气压小于第二腔室内的气压状态下，第一伸缩段伸长，第二伸缩段缩短，阀杆处于第一极限位置，第一流道被阀杆截止；在第二腔室内的气压小于第一腔室内的气压的状态下，第一伸缩段缩短，第二伸缩段伸长，阀杆处于第二极限位置，第二流道被阀杆截止。
[0007]所述的三岔通气管包括相互连通的第一通气管、第二通气管和输出通气管；第一通气管与第一流道的一端对接；第二通气管与第二流道的一端对接。第一流道的另一端作为第一通气口；第二流道的另一端作为第二通气口。输出通气管的外端作为输出通气口。阀壳上设置有与第一腔室连通的第一控制口，以及与第二腔室连通的第二控制口。
[0008]作为优选，该柔性阀门具有非门模式；非门模式下，第一控制口作为输入口，输出通气口作为输出口；第一通气口通入恒定的气压P0，第二通气口通入恒定的气压P1，第二控制口通入恒定的气压P2；P0＜P2＜P1。
[0009]作为优选，该柔性阀门具有与门模式；与门模式下，第一通气口作为第一输入口，第一控制口作为第二输入口，输出通气口作为输出口；第二通气口通入恒定的气压P0，第二控制口通入恒定的气压P2；P0＜P2＜P1。
[0010]作为优选，该柔性阀门具有或门模式；第二通气口作为第一输入口，第一控制口作为第二输入口，输出通气口作为输出口；第一通气口通入恒定的气压P1，第二控制口通入恒定的气压P2；P0＜P2＜P1。
[0011]作为优选，该柔性阀门具有第一复合逻辑门模式；第二通气口作为第一输入口，第一控制口作为第二输入口，输出通气口作为输出口；第一通气口通入恒定的气压P0，第二控制口通入恒定的气压P2；P0＜P2＜P1。
[0012]作为优选，该柔性阀门具有第二复合逻辑门模式；第二复合逻辑门模式下，第一通气口作为第一输入口，第一控制口作为第二输入口，第二通气口作为第三输入口，输出通气口作为输出口；第二控制口通入恒定的气压P2；P0＜P2＜P1。
[0013]作为优选，所述的阀壳内腔的中间位置固定有隔板；隔板将阀壳的内腔分隔为第一腔室和第二腔室；隔板上开设有通孔；伸缩变形管的中部与隔板上的通孔密封固定。
[0014]作为优选，所述的第一伸缩段与第二伸缩段的相反端均封闭设置；阀杆的两端分别穿过第一伸缩段、第二伸缩段相反端面。
[0015]作为优选，伸缩变形管采用弹性材料，由一体成型且依次排列的多个伸缩单元组成。伸缩单元由一体成型的两个圆台形管段组成。两个管段的大径边缘连接在一起。两个圆台形管段的内侧均粘贴第一电极片；第一电极片的外侧面设置有绝缘层。工作过程中，同一伸缩单元的两个圆台形管段上的第一电极片之间通入电压，使两个第一电极片之间产生静电力。伸缩变形管内腔中填充有介电液体。阀杆的内部嵌入安装有移动电源。
[0016]作为优选，阀杆的两端分别固定有第一凝胶电极、第二凝胶电极。第一凝胶电极和第二凝胶电极的结构相同，均由粘性凝胶和第二电极片组成。粘性凝胶设置在第二电极片的外侧；第一凹槽、第二凹槽的底端分别固定有第一介电液体电极、第二介电液体电极。第一介电液体电极和第二介电液体电极结构相同，均由第三电极片和粘性介电液体组成。粘性介电液体设置在第三电极片的外侧。工作过程中，相对对应的第二电极片与第三电极片之间通入通入电压；第一凹槽或第二凹槽的底部与阀杆之间产生静电吸力。
[0017]作为优选，第一电极片、第二电极片和第三电极片的材质均采用铜片。
[0018]作为优选，介电液体采用硅油。
[0019]作为优选，阀壳的材质为硅胶。
[0020]作为优选，粘性凝胶为水凝胶。
[0021]本专利技术具有的有益效果是：
[0022]1.本专利技术通过阀杆滑动堵塞流道的方式实现第一通气口和第二通气口的通断控制，进而能够通过调节各工作气口的输入气压，使得同一柔性阀门能够在与门、非门、或门、第一复合逻辑门、第二复合逻辑门这五种气动逻辑门元件之间任意切换，实现对气动回路的全气动数字控制。
[0023]2.本专利技术能够通过将多个相同或不同模式的柔性阀进行连接，形成控制逻辑更为复杂的多输入、多输出数字控制气路，从而在不直接使用控制电路的情况下，应对较为复杂的气动任务。
[0024]3.本专利技术在折叠薄壁处利用静电驱动力的方式，加强折叠管的压缩状态以及在其完全压缩后使其保持锁定状态，维持阀的稳定。
[0025]4.本专利技术采用宏观的气压力和微观的静电力相结合，以阀杆的轴向移动来实现阀的闭合状态改变，以阀杆的电极具备的静电力吸附的形式完成微观上的阀的完全闭合。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的第一张结构示意图。
[0027]图2为本专利技术的电极作用力示意图。
[0028]图3为本专利技术的阀杆处电极作用力示意图。
[0029]图4a为本专利技术在非门模式下的元件简化图。
[0030]图4b为本专利技术在非门模式下输入为0，输出1的示意图。
[0031]图4c为本专利技术在非门模式下输入为1，输出0的示意图。
[0032]图5a为本专利技术在与门模式下的元件简化示意图。
[0033]图5b为本专利技术在与门模式下的两个输入均为1，输出1的示意图
[0034]图6a为本专利技术在或门模式下的元件简化示意图。
[0035]图6b为本专利技术在或门模式下输入1为1，输入2为0，输出为1的示意图。
[0036]图7a为本专利技术在第一复合逻辑门模式下的元件简化示意图。
[0037]图7b为本专利技术在第一复合逻辑门模式下两个输入均为0，输出为0的示意图。
[0038]图8a为本专利技术在第二复合逻辑门模式下的元件简化示意图。
[0039]图8b为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种作为气动逻辑门元件的柔性阀门，包括阀壳；其特征在于：还包括伸缩变形管、阀杆(8)和三岔通气管；阀壳内设置有互不连通的第一腔室(4)和第二腔室(22)；伸缩变形管固定在阀壳内；伸缩变形管分为处于第一腔室(4)的第一伸缩段(23)和处于第二腔室(22)中的第二伸缩段(24)；第一伸缩段(23)与第二伸缩段(24)内腔连通；阀杆(8)的两端与第一伸缩段(23)、第二伸缩段(24)的相反端分别固定；所述阀壳的两端分别设置有第一流道(6)和第二流道(16)；阀壳内腔的两端分别开设有第一凹槽(5)和第二凹槽(21)；阀杆(8)的两端分别伸入第一凹槽(5)和第二凹槽(21)；第一凹槽(5)与第一流道(6)相交；第二凹槽(21)与第二流道(16)相交；在第一腔室(4)内的气压小于第二腔室(22)内的气压状态下，第一伸缩段(23)伸长，第二伸缩段(24)缩短，阀杆(8)处于第一极限位置，第一流道(6)被阀杆(8)截止；在第二腔室(22)内的气压小于第一腔室(4)内的气压的状态下，第一伸缩段(23)缩短，第二伸缩段(24)伸长，阀杆(8)处于第二极限位置，第二流道(16)被阀杆(8)截止；所述的三岔通气管包括相互连通的第一通气管、第二通气管和输出通气管；第一通气管与第一流道(6)的一端对接；第二通气管与第二流道(16)的一端对接；第一流道(6)的另一端作为第一通气口(1)；第二流道(16)的另一端作为第二通气口(17)；输出通气管的外端作为输出通气口(14)；阀壳上设置有与第一腔室(4)连通的第一控制口(20)，以及与第二腔室(22)连通的第二控制口(18)。2.根据权利要求1所述的一种作为气动逻辑门元件的柔性阀门，其特征在于：具有非门模式；非门模式下，第一控制口作为输入口，输出通气口(14)作为输出口；第一通气口(1)通入恒定的气压P0，第二通气口(17)通入恒定的气压P1，第二控制口通入恒定的气压P2；P0＜P2＜P1。3.根据权利要求1所述的一种作为气动逻辑门元件的柔性阀门，其特征在于：具有与门模式；与门模式下，第一通气口(1)作为第一输入口，第一控制口作为第二输入口，输出通气口(14)作为输出口；第二通气口(17)通入恒定的气压P0，第二控制口通入恒定的气压P2；P0＜P2＜P1。4.根据权利要求1所述的一种作为气动逻辑门元件的柔性阀门，其特征在于：具有或门模式；第二通气口(17)作为第一输入口，第一控制口作为第二输入口，输出通气口(14)作为输出口；第一通气口(1)通入恒定的气压P1，第二控制口通入恒定的气压P2；P0＜P2＜P1。5.根据权利要求1所述的一种作为气动逻辑门元件的柔性阀门，其特征在于：具有第一复合逻辑门模式；第二通气口(17)作为第一输入口，第一控制口作为第二输入口，输出通气口(14)作为输出口；第一通气口(1)通入恒定的气压P0，第二控制口通入恒定的气压...
【专利技术属性】
技术研发人员：许明，马进，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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