一种带折纸结构的软体气动阀及其控制方法
阅读说明：本技术 一种带折纸结构的软体气动阀及其控制方法 (Soft pneumatic valve with paper folding structure and control method thereof ) 是由 胡俊峰 董栋 张俊 连威 张宁 于 2021-08-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种带折纸结构的软体气动阀及其控制方法,具体来说是提供一种结构简单、操作便捷,单气动阀控制多个软体机构运动且能够提高气动阀应用率的软体气动阀,本装置包括阀体、保护套、折纸驱动器、阻塞棒、软体机构、保护盖和气动泵；气压泵的出气口分别与气控通道的控制端和通孔的连接,通过气压泵的气压输入的大小控制折纸驱动器轴变形的程度,实现与其相连的阻塞棒进入阀体的深度,进而控制两个或多个软体机构运动形式的改变；本发明还公开了相应控制方法；涉及到软体气动阀领域,该发明产品主要涉及一种带折纸结构的软体气动阀及其控制方法。(The invention discloses a soft pneumatic valve with a paper folding structure and a control method thereof, and particularly provides a soft pneumatic valve which has a simple structure and is convenient to operate, wherein a single pneumatic valve controls a plurality of soft mechanisms to move and can improve the application rate of the pneumatic valve; the air outlet of the pneumatic pump is respectively connected with the control end of the pneumatic control channel and the through hole, the degree of deformation of the paper folding driver shaft is controlled through the size of air pressure input of the pneumatic pump, the depth of the blocking rod connected with the pneumatic pump into the valve body is realized, and the change of the motion forms of two or more soft mechanisms is further controlled; the invention also discloses a corresponding control method; the invention relates to the field of soft pneumatic valves, in particular to a soft pneumatic valve with a paper folding structure and a control method thereof.)
技术领域
本发明涉及软体气动阀领域，更具体的说是涉及一种带折纸结构的软体气动阀及其控制方法。
背景技术
现大部分软体机构采用气动控制的方式来实现运动状态的改变，其中气动阀是实现气动控制的关键部件，气动阀作为一个控制流体的方向、压力的装置，具有截止、调节、导流、稳压、分流或溢流泄压等功能。同时相比于传统的电动阀而言，气动阀对气体介质和小管径的液体效果好，成本低，维护更加方便。但现有的大多数气动阀门利用压缩空气推动执行器内多组组合气动活塞运动，同时为了保证流体的顺利流动，通过增加气缸组合数目来提升气压的强度和刚性构件来增强阀体整体的刚度，从而保证各种类型流体的流动；上述方法设计较为复杂且提高了生产成本和操作的复杂性。另，市面上各种气动阀，只能做到一个气动阀控制一个软体机构运动，多个软体机构的运动就需要多个气动阀的连接进行控制，使整个设备的控制复杂，且增加了成本。
因此，如何提供一种结构简单、操作便捷、单气动阀控制多个软体机构运动，能够提高气动阀应用率且节约成本的软体气动阀，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种带折纸结构的软体气动阀及其控制方法，旨在解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种带折纸结构的软体气动阀，包括：
阀体；所述阀体的侧壁开设有贯通的气孔通道，所述气孔通道的两端分别为控制端和工作端；所述阀体端头开设有主控通道；所述主控通道穿过所述气孔通道，且与其垂直连通；
保护套；所述保护套为两端开口的筒体结构；所述保护套一端与所述阀体具有所述主控通道的端头连接，所述保护套的另一端密封固定有保护盖，所述保护盖开设有通孔；
折纸驱动器；所述折纸驱动器为内部具有空腔的管道折纸结构；所述折纸驱动器同轴布置在所述保护套内部，且一端与所述保护盖固定，所述折纸驱动器内腔与所述通孔连通；
阻塞棒；所述阻塞棒一端固定连接在所述折纸驱动器远离所述保护盖的一端，另一端与所述主控通道滑动连接；
软体机构；所述软体机构通过通气管道与所述气孔通道的工作端连接；
气压泵；所述气压泵的出气口分别与所述气孔通道的控制端和所述通孔连接。
通过上述技术方案，本发明提供的装置中，气压泵的出气口分别与气控通道的控制端和通孔连接，通过气压泵的气压输入使折纸驱动器发生轴向变形，通过控制输入的气压大小来控制折纸驱动器轴变形的程度，实现与其相连的阻塞棒进入阀体的深度，通过控制阻塞棒进入阀体的深度，进而控制两个或多个软体机构运动形式的改变；通过单气压泵控制多个软体机构的运动，保证装置的一体性，简化了控制复杂性，节约成本；同时所有的机构为柔性材料，具有较强的适应性，能够保证气压的顺利流动，具有较高的通用性。
优选的，在上述一种带折纸结构的软体气动阀装置中，所述气孔通道的数量至少为2个。结构简单，操作便捷；依据实际需要确定气孔通道的数量，实现单气压泵控制多个软体机构，保证整个装置的一体性，简化了控制难度。
优选的，在上述一种带折纸结构的软体气动阀装置中，所述折纸驱动器朝向所述保护套的一端固定有底座，所述底座上开设有与所述折纸驱动器内腔连通的进气口；所述底座固定嵌设在所述保护套上，且与所述通孔连通。结构简单稳定，保护套和底座的设置，能够有效防止折纸驱动器的径向和轴向变形，使整个装置不会受折纸驱动器反向作用力的影响，更好的保证装置在运行中的稳定性。
优选的，在上述一种带折纸结构的软体气动阀装置中，所述气孔通道与所述主控通道的直径比例不小于1:2。结构简单，其比例的设置是为了保证阻塞棒在恢复至初始状态时能够顺畅，不会造成阻碍。
优选的，在上述一种带折纸结构的软体气动阀装置中，所述阀体呈圆柱状，且由硅胶浇筑而成；所述折纸驱动器为硅胶材质。硅胶材质为柔性材料，具有较好的适应性，能够保证气压顺利流动。
优选的，在上述一种带折纸结构的软体气动阀装置中，所述阻塞棒的外径与所述主控通道的内径尺寸相同。阀体为硅胶材质，依靠硅胶的柔性能够实现阻塞棒的完美进入，保证了装置气密性。
优选的，在上述一种带折纸结构的软体气动阀装置中，所述保护套为硅胶材质，且壁厚为1㎜。能够保证折纸驱动器不会发生径向变形，保证了整个结构的强度及稳定性。
优选的，在上述一种带折纸结构的软体气动阀装置中，所述阻塞棒为圆柱状，且采用PLA的材料制作而成。能够保证折纸驱动器将其推入阀体的主控通道内，用于阻塞气体流通。
本发明还提供了一种带折纸结构的软体气动阀的控制方法，由小到大分等级增大所述气压泵的压力，以实现所述折纸驱动器的伸长控制，进而实现所述阻塞棒对所述气孔通道的开闭；当所述气孔通道的数量为两个时，包括以下步骤：
S1、为了实现两个所述软体机构的弯曲运动：将所述气压泵的压力大小调节为低压强模式，所述折纸驱动器发生轴向变形，所述阻塞棒封堵在所述主控通道入口，此时，两个所述气孔通道均处于连通状态；
S2、为了实现一个所述软体机构弯曲，另一个所述软体机构伸展的运动：将所述气压泵的压力大小调节为中等压强模式，所述折纸驱动器的轴向变形增大，所述阻塞棒端头位于两个所述气孔通道之间，此时，一个所述气孔通道处于连通状态，另一个所述气孔通道处于断开状态；
S3、为了实现两个所述软体机构的伸展运动：将所述气压泵的压力大小调节为高压强模式，所述折纸驱动器的轴向变形继续增大，所述阻塞棒运动至所述主控通道末端，此时，两个所述气孔通道均处于断开状态。
通过上述技术方案，本发明缓冲控制方法的主要思路是通过气动泵压力大小的调节，控制折纸驱动器发生轴向变形的程度，进而带动阻塞棒进入阀体的主控通道的深度，实现对两个或多个软体机构的气孔通道的连通和断开，从而实现其运动形式的改变，最后将气压泵的压力调节为0，折纸驱动器轴向压缩，带动阻塞棒收回，恢复至初始状态，完成装置的整个运动控制及过程。
需要说明的是，本发明提供的折纸驱动器为现有的技术方案，如申请号为201811305802.8，名称为一种基于管状折纸结构的脉冲喷射式水下机器人的发明专利，在此不再赘述。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种带折纸结构的软体气动阀及其控制方法，具有以下有益效果：
1、本发明结构简单，操作便捷。
2、本发明通过气压泵输入气压的大小控制折纸驱动器轴变形的程度，实现与其相连的阻塞棒进入阀体的深度；进而控制两个或多个软体机构运动形式的改变，实现了单气压泵控制两个或多个气孔通道的软体机构的运动形式，保证整个装置的一体性，简化了控制难度，节约了成本。
3、本发明柔性材质的设置，具有较强的适应性，能够保证气压的顺利流动，具有较高的通用性，提高了气动阀的应用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的带折纸结构的软体气动阀两个软体机构弯曲的结构示意图；
图2附图为本发明提供的带折纸结构的软体气动阀一个软体机构弯曲，另一个软体机构伸展的结构示意图；
图3附图为本发明提供的带折纸结构的软体气动阀两个软体机构伸展的结构示意图；
图4附图为本发明提供的阀体的结构示意图；
图5附图为本发明提供的保护套的结构示意图；
图6附图为本发明提供的折纸驱动器的结构示意图；
图7附图为本发明提供的阻塞棒的结构示意图；
图8附图为本发明提供的保护盖的结构示意图；
图9附图为本发明提供的带折纸结构的软体气动阀控制方法流程图。
其中：
1-阀体；11-气孔通道；12-主控通道；
2-保护套；
3-折纸驱动器；31-底座；311-进气口；
4-阻塞棒；
5-软体机构；51-通气管道；
6-保护盖；61-通孔。
7-气压泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1至附图8，本发明实施例公开了一种带折纸结构的软体气动阀，包括：
阀体1；阀体1的侧壁开设有贯通的气孔通道11，气孔通道11的两端分别为控制端和工作端；阀体1端头开设有主控通道12；主控通道12穿过气孔通道11，且与其垂直连通；
保护套2；保护套2为两端开口的筒体结构；保护套2一端与阀体1具有主控通道12的端头连接，保护套2的另一端密封固定有保护盖6，保护盖6开设有通孔61；
折纸驱动器3；折纸驱动器3为内部具有空腔的管道折纸结构；折纸驱动器3同轴布置在保护套2内部，且一端与保护盖6固定，折纸驱动器3内腔与通孔61连通；
阻塞棒4；阻塞棒4一端固定连接在折纸驱动器3远离保护盖6的一端，另一端与主控通道12滑动连接；
软体机构5；软体机构5通过通气管道51与气孔通道11的工作端连接；
气压泵7；气压泵7的出气口分别与气孔通道11的控制端和通孔61连接。
为了进一步优化上述技术方案，气孔通道11的数量至少为2个。
为了进一步优化上述技术方案，折纸驱动器3朝向保护套2的一端固定有底座31，底座31上开设有与折纸驱动器3内腔连通的进气口311；底座31固定嵌设在保护套2上，且与通孔61连通。
为了进一步优化上述技术方案，气孔通道11与主控通道12的直径比例不小于1:2。
为了进一步优化上述技术方案，阀体1呈圆柱状，且由硅胶浇筑而成；折纸驱动器3为硅胶材质。
为了进一步优化上述技术方案，阻塞棒4的外径与主控通道12的内径尺寸相同。
为了进一步优化上述技术方案，保护套2为硅胶材质，且壁厚为1㎜。
为了进一步优化上述技术方案，阻塞棒4为圆柱状，且采用PLA的材料制作而成。
参见附图9，应用本装置的控制方法：由小到大分等级增大气压泵7的压力，以实现折纸驱动器3的伸长控制，进而实现阻塞棒4对气孔通道11的开闭；当气孔通道11的数量为两个时，包括以下步骤：
S1、为了实现两个软体机构5的弯曲运动：将气压泵7的压力大小调节为低压强模式，折纸驱动器3发生轴向变形，阻塞棒4封堵在主控通道12入口，此时，两个气孔通道11均处于连通状态；
S2、为了实现一个软体机构5弯曲，另一个软体机构5伸展的运动：将气压泵7的压力大小调节为中等压强模式，折纸驱动器3的轴向变形增大，阻塞棒4端头位于两个气孔通道11之间，此时，一个气孔通道11处于连通状态，另一个气孔通道11处于断开状态；
S3、为了实现两个软体机构5的伸展运动：将气压泵7的压力大小调节为高压强模式，折纸驱动器3的轴向变形继续增大，阻塞棒4运动至主控通道12末端，此时，两个气孔通道11均处于断开状态，最后将气压泵的压力调节为0kpa，折纸驱动器轴向压缩，带动所述阻塞棒收回，恢复至初始状态，完成装置的整个运动控制及过程。
本发明的具体实施方式为：气压泵7的出气口分别与气控通道11的控制端和通孔61连接，为了实现两个软体机构5的弯曲运动，将气压泵7的压力大小调节为低压强模式10kpa时，折纸驱动器5发生轴向变形，阻塞棒4封堵在主控通道12入口，此时，两个气孔通道11均处于连通状态；为了实现一个软体机构5弯曲，另一个软体机构5伸展运动，将气动泵7的压力大小调节为中等压强模式30kpa时，折纸驱动器3的轴向变形增大，阻塞棒4端头位于两个气孔通道11之间，此时，一个气孔通道11处于连通状态，另一个气孔通道11处于断开状态；为了实现两个软体机构5的伸展运动，将气压泵7的压力大小调节为高压强模式60kpa时，折纸驱动器3的轴向变形继续增大，阻塞棒4运动到主控通道12末端，此时，两个气孔通道11均处于断开状态；最后，将气压泵7的压力调节为0，折纸驱动器3轴向压缩，带动阻塞4棒收回，恢复至初始状态，完成装置的整个运动控制及过程。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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