[發明專利]基于散粒體阻塞理論的變剛度驅動桿及其工作系統

有效

• 申請號: 201810184133.7
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108481318B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 岳龍旺;石曉磊;魏壘;徐嘉輝
• 申請（專利權）人: 河南工業大學
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J9/14
• 代理公司: 河南大象律師事務所 41129
• 代理人: 尹周

1.一種基于散粒體阻塞理論的變剛度驅動桿，所述的驅動桿包括柔性外膜，柔性外膜為中空的柱狀結構，其特征在于：柔性外膜內部填充有散粒體，柔性外膜的兩端分別內置有上密封端頭、下密封端頭，上、下密封端頭分別通過密封箍圈與柔性外膜的兩端固定連接，下密封端頭的端面上開設有孔，變剛度驅動桿氣管穿入孔內與柔性外膜內腔連通；空氣壓縮機通過空氣壓縮通路與電磁閥的P口連通，電磁閥的A口與真空通路連接，電磁閥的B口與氣壓通路連接，真空通路、氣壓通路和變剛度驅動桿氣管間交匯處連接采用三通快插氣管接頭連通；所述的空氣壓縮機提供壓縮空氣，壓縮空氣經過凝水器和消音器過濾，在氣壓調節閥配合氣壓表下產生穩定氣壓的壓縮空氣；

壓縮空氣被電磁閥分為兩個轉換氣路，兩個轉換氣路為真空通路和氣壓通路；

當變剛度驅動桿需要驅動時，電磁閥左半部分截止，電磁閥右半部分接通氣壓通路，第一氣管上真空發生器不工作，壓縮空氣由電磁閥的P口進入電磁閥的B口，經過第二氣管，進入變剛度驅動桿的內部，變剛度驅動桿外膜均勻膨脹，內部體積增大，桿長度收縮變短產生軸向位移，通過調節氣壓調節閥改變桿軸向位移，桿內部散粒體在重力作用下堆積在桿件下部，當變剛度驅動桿內氣壓恢復至原始值，散粒體恢復到原來狀態；

當變剛度驅動桿需要變剛度時，電磁閥左半部分接通真空通路，電磁閥右半部分截止，第一氣管上真空發生器工作，壓縮空氣從電磁閥的P口進入電磁閥的A口，流經第一氣管，對變剛度驅動桿的內部抽真空，散粒體在變剛度驅動桿內形成阻塞，阻塞的散粒體間以及散粒體與外膜間相互作用，變剛度驅動桿整體獲得剛度，通過調節桿內部真空度值，實現了變剛度驅動桿剛度值的調節，使得變剛度驅動桿從一個被動的低剛度狀態轉變到一個活躍的高剛度狀態。

2.根據權利要求1所述的基于散粒體阻塞理論的變剛度驅動桿，其特征在于：所述的柔性外膜為類氣動人工肌肉材料膜，所用的材料膜材質為硅膠、乳膠、橡膠中的一種。

3.根據權利要求1所述的基于散粒體阻塞理論的變剛度驅動桿，其特征在于：所述的柔性外膜為圓柱形狀。

4.根據權利要求1所述的基于散粒體阻塞理論的變剛度驅動桿，其特征在于：所述的上、下密封端頭的形狀分別為“U”形。

5.根據權利要求1所述的基于散粒體阻塞理論的變剛度驅動桿，其特征在于：所述的空氣壓縮通路包括入氣管道，入氣管道的一端與電磁閥的P口連接，入氣管道上自上而下設置有氣壓表、氣壓調節閥、消音器及凝水器，入氣管道的另一端與空氣壓縮機連接。

6.根據權利要求1所述的基于散粒體阻塞理論的變剛度驅動桿，其特征在于：所述的電磁閥為兩位五通電磁閥。

7.根據權利要求1所述的基于散粒體阻塞理論的變剛度驅動桿，其特征在于：所述的真空通路包括第一氣管，第一氣管的一端與變剛度驅動桿氣管的一端連接，第一氣管上自上而下依次設置有真空表、真空度調節閥及真空發生器，第一氣管的另一端與電磁閥的A口連通。

8.根據權利要求1所述的基于散粒體阻塞理論的變剛度驅動桿，其特征在于：所述的氣壓通路包括第二氣管，第二氣管的一端與變剛度驅動桿氣管的一端連接，第二氣管的另一端與電磁閥的B口連通。