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一种软体控制阀及模块化软体机器人   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2021-06-21
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2021-09-17
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2022-05-06
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2041-06-21
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN202110684147.7 申请日 2021-06-21
公开/公告号 CN113324068B 公开/公告日 2022-05-06
授权日 2022-05-06 预估到期日 2041-06-21
申请年 2021年 公开/公告年 2022年
缴费截止日
分类号 F16K11/02F16K27/00 主分类号 F16K11/02
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 9
权利要求数量 10 非专利引证数量 0
引用专利数量 6 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN211231683U、CN111911667A、CN112344060A、CN110726002A、RU165391U1、CN112664675A 被引证专利
专利权维持 1 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 陈昌、王龙、陈国金、孙继腾、孙伟杰、周瑞 第一发明人 陈昌
地址 浙江省杭州市经济技术开发区白杨街道2号大街1158号 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 6
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
浙江千克知识产权代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
周希良
摘要
本发明涉及一种软体控制阀及模块化软体机器人,软体控制阀包括阀体和阀芯;阀体包括沿其轴向依次对接的上端盖、三通四孔腔体和下端盖,且分别具有通孔;三通四孔腔体具有四个气孔,其中一气孔作为进气孔,其余作为出气孔,进气孔与其余三个气孔分别通过各自的进气通道连通;阀芯包括硬质柱芯和同轴密封安装的软质阀芯,软质阀芯与上端盖、下端盖的通孔均密封配合,软质阀芯与三通四孔腔体的通孔间隙配合构成泄气腔;软质阀芯具有四个充气膨胀腔和充气口,充气膨胀腔用于在充气膨胀后封堵相应的气孔以使其与泄气腔不连通,四个充气膨胀腔与外界连通;端盖具有泄气孔,泄气孔连通泄气腔至外界。本发明的软体控制阀实现机器人的灵活构建。
  • 摘要附图
    一种软体控制阀及模块化软体机器人
  • 说明书附图:图1
    一种软体控制阀及模块化软体机器人
  • 说明书附图:图2
    一种软体控制阀及模块化软体机器人
  • 说明书附图:图3
    一种软体控制阀及模块化软体机器人
  • 说明书附图:图4
    一种软体控制阀及模块化软体机器人
  • 说明书附图:图5
    一种软体控制阀及模块化软体机器人
  • 说明书附图:图6
    一种软体控制阀及模块化软体机器人
  • 说明书附图:图7
    一种软体控制阀及模块化软体机器人
  • 说明书附图:图8
    一种软体控制阀及模块化软体机器人
  • 说明书附图:图9
    一种软体控制阀及模块化软体机器人
  • 说明书附图:图10
    一种软体控制阀及模块化软体机器人
  • 说明书附图:图11
    一种软体控制阀及模块化软体机器人
  • 说明书附图:图12
    一种软体控制阀及模块化软体机器人
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-05-06 授权
2 2021-09-17 实质审查的生效 IPC(主分类): F16K 11/02 专利申请号: 202110684147.7 申请日: 2021.06.21
3 2021-08-31 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种软体控制阀,其特征在于,包括阀体和阀芯;
所述阀体包括沿其轴向依次对接的上端盖、三通四孔腔体和下端盖,上端盖、三通四孔腔体和下端盖分别具有轴向延伸的通孔,且所有通孔同轴;三通四孔腔体的通孔的直径大于上端盖的通孔的直径及下端盖的通孔的直径;三通四孔腔体具有沿其周向均匀分布的四个气孔,各气孔分别沿三通四孔腔体的径向延伸至与三通四孔腔体的通孔连通;四个气孔中的其中一气孔作为进气孔,其余三个气孔作为出气孔,进气孔与其余三个气孔分别通过各自的进气通道连通;
所述阀芯安装于上端盖、三通四孔腔体和下端盖的通孔内,阀芯包括硬质柱芯和同轴密封安装于硬质柱芯之外的软质阀芯,软质阀芯与上端盖、下端盖的通孔均密封配合,软质阀芯与三通四孔腔体的通孔间隙配合构成泄气腔;软质阀芯具有分别对应于四个气孔的四个充气膨胀腔,还具有分别对应于四个充气膨胀腔的四个充气口,充气膨胀腔用于在充气膨胀后封堵相应的气孔以使其与泄气腔不连通,四个充气膨胀腔分别沿软质阀芯的轴向充气通道与相应的充气口连通;
所述上端盖和/或下端盖具有泄气孔,泄气孔连通泄气腔至外界。

2.根据权利要求1所述的一种软体控制阀,其特征在于,所述进气孔及其对侧的气孔之间的进气通道依次贯穿三通四孔腔体、上端盖或下端盖、软质阀芯、硬质柱芯、软质阀芯、上端盖或下端盖、三通四孔腔体,以连通进气孔及其对侧的气孔。

3.根据权利要求1所述的一种软体控制阀,其特征在于,所述进气孔及其相邻的两气孔之间的进气通道分别贯穿三通四孔腔体,以连通进气孔及其相邻的气孔。

4.根据权利要求1所述的一种软体控制阀,其特征在于,一相对的两充气口位于软质阀芯的上端,另一相对的两充气口位于软质阀芯的下端。

5.根据权利要求1所述的一种软体控制阀,其特征在于,所述上端盖的底部具有沿其周向分布的数个第一凸耳,下端盖的顶部具有沿其周向分布的数个第二凸耳,第一凸耳与第二凸耳一一对应;三通四孔腔体的外周具有沿其周向分布的数条凹位,相对应的第一凸耳与第二凸耳分别插接于同一凹位的上下两端,并通过固定件贯穿第一凸耳、第二凸耳以将上端盖、三通四孔腔体及下端盖相互固定。

6.根据权利要求5所述的一种软体控制阀,其特征在于,所述固定件为螺栓与螺母的组合。

7.根据权利要求1‑6任一项所述的一种软体控制阀,其特征在于,所述软体控制阀为轴对称结构。

8.根据权利要求1‑6任一项所述的一种软体控制阀,其特征在于,所述硬质柱芯的材质为ABS塑料,所述软质阀芯的材质为硅胶。

9.一种模块化软体机器人,其特征在于,包括如权利要求1‑8任一项所述的软体控制阀,软体控制阀的出气孔与软体驱动器通过气路连通。

10.根据权利要求9所述的一种模块化软体机器人,其特征在于,多个软体控制阀串联或并联,软体控制阀的一出气孔与其相邻的软体控制阀的进气孔连接。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于机器人技术领域,具体涉及一种软体控制阀及模块化软体机器人。

背景技术

[0002] 软体机器人具备高灵活性、顺应性及高适应性,广泛应用于自动化工业、食品行业、医疗行业、仿生类等领域。传统机器人结构往往是由高刚度材料制备而成,这类机器人通常由电机、液压泵与气动空气压缩机驱动,在与人机交互、环境交互过程中,由于刚性材料自身属性特点,安全度较低。与之相比,由硅橡胶材料制备而成的软体机器人在交互安全方面具有独特优势。
[0003] 目前,针对软体机器人的构架,一般情况下,一个气动软体驱动腔需要配备一根进气管道及一个电磁阀用以控制驱动腔内气体状态,电磁阀是用来控制进气端开、关、泄压三种状态。通过利用电磁阀等组件,使得软体驱动腔可实现不同动作方式,从而使软体机器人发生运动。但电磁阀的设置,增加了软体机器人的负担,使得软体机器人的构架更加复杂。
[0004] 因此,本领域亟需一种控制阀与软体机器人本体构成一体式结构,保证软体机器人正常动作的同时,使得软体机器人轻量化及可靠化。

发明内容

[0005] 基于现有技术中存在的上述缺点和不足,本发明的目的是提供一种软体控制阀及模块化软体机器人。
[0006] 为了达到上述发明目的,本发明采用以下技术方案:
[0007] 一种软体控制阀,包括阀体和阀芯;
[0008] 所述阀体包括沿其轴向依次对接的上端盖、三通四孔腔体和下端盖,上端盖、三通四孔腔体和下端盖分别具有轴向延伸的通孔,且所有通孔同轴;三通四孔腔体的通孔的直径大于上端盖的通孔的直径及下端盖的通孔的直径;三通四孔腔体具有沿其周向均匀分布的四个气孔,各气孔分别沿三通四孔腔体的径向延伸至与三通四孔腔体的通孔连通;四个气孔中的其中一气孔作为进气孔,其余三个气孔作为出气孔,进气孔与其余三个气孔分别通过各自的进气通道连通;
[0009] 所述阀芯安装于上端盖、三通四孔腔体和下端盖的通孔内,阀芯包括硬质柱芯和同轴密封安装于硬质柱芯之外的软质阀芯,软质阀芯与上端盖、下端盖的通孔均密封配合,软质阀芯与三通四孔腔体的通孔间隙配合构成泄气腔;软质阀芯具有分别对应于四个气孔的四个充气膨胀腔,还具有分别对应于四个充气膨胀腔的四个充气口,充气膨胀腔用于在充气膨胀后封堵相应的气孔以使其与泄气腔不连通,四个充气膨胀腔分别沿软质阀芯的轴向充气通道与相应的充气口连通;
[0010] 所述上端盖和/或下端盖具有泄气孔,泄气孔连通泄气腔至外界。
[0011] 作为优选方案,所述进气孔及其对侧的气孔之间的进气通道依次贯穿三通四孔腔体、上端盖或下端盖、软质阀芯、硬质柱芯、软质阀芯、上端盖或下端盖、三通四孔腔体,以连通进气孔及其对侧的气孔。
[0012] 作为优选方案,所述进气孔及其相邻的两气孔之间的进气通道分别贯穿三通四孔腔体,以连通进气孔及其相邻的气孔。
[0013] 作为优选方案,一相对的两充气口位于软质阀芯的上端,另一相对的两充气口位于软质阀芯的下端。
[0014] 作为优选方案,所述上端盖的底部具有沿其周向分布的数个第一凸耳,下端盖的顶部具有沿其周向分布的数个第二凸耳,第一凸耳与第二凸耳一一对应;三通四孔腔体的外周具有沿其周向分布的数条凹位,相对应的第一凸耳与第二凸耳分别插接于同一凹位的上下两端,并通过固定件贯穿第一凸耳、第二凸耳以将上端盖、三通四孔腔体及下端盖相互固定。
[0015] 作为优选方案,所述固定件为螺栓与螺母的组合。
[0016] 作为优选方案,所述软体控制阀为轴对称结构。
[0017] 作为优选方案,所述硬质柱芯的材质为ABS塑料,所述软质阀芯的材质为硅胶。
[0018] 本发明还提供一种模块化软体机器人,包括如上任一项方案所述的软体控制阀,软体控制阀的出气孔与软体驱动器通过气路连通。
[0019] 作为优选方案,多个软体控制阀串联或并联,软体控制阀的一出气孔与其相邻的软体控制阀的进气孔连接。
[0020] 本发明与现有技术相比,有益效果是:
[0021] 本发明采用软体控制阀模块化构建方式,通过软质阀芯的四个充气膨胀腔不同的动作方式,可以实现软体机器人构建方式的灵活性与简易性。
[0022] 与传统电磁阀相比,软体控制阀更易于与软体驱动器相结合,本发明采用软体控制阀与软体驱动器一体式构建,解决了软体机器人结构复杂、操作笨拙等问题,使得软体机器人的运动方式更灵活。

实施方案

[0035] 为了更清楚地说明本发明实施例,下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图,并获得其他的实施方式。
[0036] 实施例1:
[0037] 如图1‑9所示,本实施例的软体控制阀为轴对称结构,包括阀体1和同轴安装在阀体1之内的阀芯2。
[0038] 具体地,阀体1包括沿其轴向依次对接的上端盖11、三通四孔腔体12和下端盖13。其中,上端盖11的底部具有沿其周向分布的四个第一凸耳11a(凸耳的数量不限于四个,可以根据实际需求进行数量调整),下端盖13的顶部具有沿其周向分布的四个第二凸耳13a,第一凸耳11a与第二凸耳13a一一对应;三通四孔腔体12的外周具有沿其周向分布的四条凹位12a,相对应的第一凸耳与第二凸耳分别插接于同一凹位的上下两端,并通过固定件(例如螺栓与螺母的组合)贯穿第一凸耳、第二凸耳以将上端盖、三通四孔腔体及下端盖相互固定。上述固定件还可以采用卡合固定结构等常见的固定组合结构,在此不赘述。
[0039] 上端盖11、三通四孔腔体12和下端盖13分别具有轴向延伸的上通孔110、中通孔120和下通孔130,且所有通孔同轴;三通四孔腔体的中通孔120的直径大于上端盖的上通孔
110的直径及下端盖的下通孔130的直径;三通四孔腔体12具有沿其周向均匀分布的四个气孔,各气孔分别沿三通四孔腔体的径向延伸至与三通四孔腔体的中通孔120连通;四个气孔分别为进气孔1a、第一出气孔1b、第二出气孔1c和第三出气孔1d,第一出气孔1b、第二出气孔1c 位于进气孔1a的相邻位置,第三出气孔1d位于进气孔1a的相对位置。其中,进气孔1a与第一出气孔1b、第二出气孔1c和第三出气孔1d分别通过第一进气通道1‑1、第二进气通道
1‑2和第三进气通道1‑3连通。
[0040] 其中,阀芯2安装在上端盖、三通四孔腔体和下端盖的通孔内。具体地,阀芯2包括硬质柱芯21和同轴密封安装于硬质柱芯之外的软质阀芯22,软质阀芯22与上端盖的上通孔110、下端盖的下通孔130均密封配合,软质阀芯 22与三通四孔腔体的中通孔120间隙配合构成泄气腔10;本实施例的上端盖 11和下端盖13分别具有沿上通孔和下通孔周向分布的四个上泄气孔111和四个下泄气孔131,上泄气孔111和下泄气孔131均连通泄气腔10至外界空气。其中,本实施例的硬质柱芯的材质优选为ABS塑料,也可以采用现有常用的其他硬质材料;本实施例的软质阀芯的材质优选为硅胶,也可以采用现有常用的其他软质材料。
[0041] 本实施例的软质阀芯22具有分别对应于四个气孔的四个充气膨胀腔220,还具有分别对应于四个充气膨胀腔的四个充气口221,充气膨胀腔220用于在充气膨胀后封堵相应的气孔以使其与泄气腔10不连通,四个充气膨胀腔分别沿软质阀芯的轴向充气通道222与相应的充气口221连通。其中,相对的两充气口位于软质阀芯22的上端,另一相对的两充气口22位于软质阀芯的下端。
[0042] 其中,进气孔1a及其对侧的第三出气孔1d之间的第三进气通道1‑3依次贯穿三通四孔腔体12、上端盖11、软质阀芯22、硬质柱芯21、软质阀芯22、上端盖11、三通四孔腔体12,以连通进气孔1a及其对侧的第三出气孔1d。
[0043] 进气孔1a及其相邻的第一出气孔1b、第二出气孔1c之间的第一进气通道1‑1、第二进气通道1‑2分别贯穿三通四孔腔体,以连通进气孔及其相邻的气孔。
[0044] 本实施例的软体控制阀的工作原理如下:
[0045] 当进气孔接入外部气源后,软体控制阀的软质阀芯没有任何动作时,输入的气压气体由泄气孔排出,此时软体控制阀不工作;
[0046] 单通道控制模式:将进气孔对应的软质阀芯上的充气口充入高压气体,在对应的软质阀芯上的充气膨胀腔膨胀封堵进气孔,使气体进入第一进气通道、第二进气通道;若此时无后续动作,软体控制阀内的气压经过泄气孔排出,此时软体控制阀仍处于不工作状态;若对另一充气口充入高压气体,堵住相对应的出气孔,使得出气孔与泄气腔不连通,此时,与出气孔相连的气压通道可被控制工作。此外,分别将其余两个充气口内充入高压气体,可进行分别控制相应得的气体通道。
[0047] 双通道控制模式:与单通道控制模式类似,后续只需同时对任意两个出气孔对应的两个充气口充入高压气体,可控制相应的两个气体通道。
[0048] 三通道控制模式:与单通道控制模式类似,后续只需同时对三个出气孔对应的两个充气口充入高压气体,可控制相应的三个气体通道。
[0049] 本实施例通过给软质阀芯中的四个充气膨胀腔分别施加压力载荷,可实现软体控制阀的一个进气孔控制三个出气孔;将软体控制阀作为基础模块,将出气孔与另一个软体控制阀的进气孔相连,可实现一个进气孔控制五个出气孔,同理,继续将又一个软体控制阀的进气孔与上一个软体控制阀的出气孔相连,可实现一个进气孔控制七个出气孔;另外,在进\出气孔连接方式上也多种多样,通过软体控制阀模块化构建方式,实现软体机器人的灵活构建。
[0050] 具体地,如图10所示,本实施例的模块化软体机器人,包括四个软体控制阀0和四个软体驱动器4,软体控制阀和软体驱动器的数量不限于四个,可以根据实际需求进行数量调整。其中,如图11所示,软体驱动器4为波纹状,软体驱动器的底部设有纤维应变限制层,内部具有气腔40;在内部加压后,软体驱动器可产生弯曲动作;相应地,通过软体控制阀的出气孔的状态改变,软体驱动器做出相应的动作变化。
[0051] 四个软体控制阀采用并联连接的十字构建方式;具体地,中心位置的软体控制阀的进气孔与前侧的软体控制阀的第三出气孔连接,中心位置的软体控制阀的第一出气孔和第二出气孔分别与左侧和右侧的软体控制阀的进气孔连接,中心位置的软体控制阀的第三出气孔与后侧的软体控制阀的进气孔连接;每一软体控制阀还连接一个软体驱动器;如此并联设计,软体机器人在运动过程中,参考上述单模块控制模式、双模块控制模式、三模块控制模式的组合,对软体机器人进行控制动作,进而使其旋转运动。
[0052] 实施例2:
[0053] 本实施例的模块化软体机器人与实施例1的不同之处在于:
[0054] 如图12所示,四个软体控制阀0采用一字型构建方式,即软体控制阀的第三出气孔与其相邻的软体控制阀的进气孔连接,以此类推连接;每个软体控制阀的第一出气孔和第二出气孔分别连接一个软体驱动器4,即共连接有八个软体驱动器,通过上述的单通道控制模式、双通道控制模式及三通道控制模式可分别控制不同软体驱动器进行运动,进而实现软体机器人的移动。
[0055] 其他结构可以参考实施例1。
[0056] 实施例3:
[0057] 本实施例的软体控制阀与实施例1或2的不同之处在于:
[0058] 软体控制阀的泄气孔仅在上端盖或下端盖开设即可,简化结构,满足不同应用的需求;另外,充气口还可以全部位于软质阀芯的同一端,满足不同应用的需求;
[0059] 其他结构可以参考实施例1。
[0060] 相应的模块化软体机器人,采用本实施例的软体控制阀。
[0061] 以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明,对本领域的普通技术人员而言,依据本发明提供的思想,在具体实施方式上会有改变之处,而这些改变也应视为本发明的保护范围。

附图说明

[0023] 图1是本发明实施例1的软体控制阀的结构示意图;
[0024] 图2是本发明实施例1的上端盖的结构示意图;
[0025] 图3是本发明实施例1的三通四孔腔体的结构示意图;
[0026] 图4是本发明实施例1的下端盖的结构示意图;
[0027] 图5是本发明实施例1的软体控制阀的另一视角的结构示意图;
[0028] 图6是图5中的A‑A部剖视图;
[0029] 图7是图5中的B‑B部剖视图;
[0030] 图8是本发明实施例1的软体控制阀的另一视角的结构示意图;
[0031] 图9是图8中的C‑C部剖视图;
[0032] 图10是本发明实施例1的模块化软体机器人的结构示意图;
[0033] 图11是本发明实施例1的软体驱动器的剖视图;
[0034] 图12是本发明实施例2的模块化软体机器人的结构示意图。
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