位置可精確控制的閉環氣動裝置的製作方法

2023-09-22 08:28:10

本發明涉及機器人領域，特別是一種具有位置可精確控制的閉環氣動裝置的類人機器人。

背景技術：

類人肌腱結構與大眾生活息息相關，類人肌腱結構在人類生活中越來越多的被運用。當前，大部分的類人肌腱結構採用電磁閥控制氣動肌腱來實現，可控位置只有初始和終止兩位置，且精度差；現有技術還未解決這樣的問題。

技術實現要素：

為解決現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種類人肌腱結構的閉環氣動裝置，能夠實現多點位高精度控制位置，增加運動的韌性，且運行穩定。

為了實現上述目標，本發明採用如下的技術方案：

位置可精確控制的閉環氣動裝置,包括：基體，置於基體上的氣動肌腱運動模塊，輸出與接收電流成比例的氣壓從而控制氣動肌腱運動模塊工作的氣壓調節模塊，發送電流指令到氣壓調節模塊的控制模塊。

前述的位置可精確控制的閉環氣動裝置,氣動肌腱運動模塊組成有：連接於氣壓條件模塊的氣動肌腱，連接於氣動肌腱的聯動組件。

前述的位置可精確控制的閉環氣動裝置,聯動組件組成有：聯動於氣動肌腱的鏈輪鏈條，反作用於鏈輪鏈條的阻尼器和伸縮彈簧，同軸心於上述鏈輪鏈條並用於支撐鏈輪的軸承。

前述的位置可精確控制的閉環氣動裝置,氣壓調節模塊組成有：轉換控制模塊的電流指令成氣壓指令的電-氣比例閥開關閥，安裝於基體上並用於檢測氣路的精確氣壓值的匯流板。

前述的位置可精確控制的閉環氣動裝置,氣壓調節模塊還組成有：連接於電-氣比例閥開關閥並檢測氣壓數值的氣壓檢測傳感器，連接於氣壓檢測傳感器並調節氣壓數值達到要求數值的電-氣比例閥控制閥。

前述的位置可精確控制的閉環氣動裝置,控制模塊組成有：STM32開發控制模塊，接收STM32開發控制模塊的指令並調整電流數值再發送到氣壓調節模塊的DA/AD電磁閥驅動模塊。

前述的位置可精確控制的閉環氣動裝置,控制模塊還組成有：實時反饋數據到DA/AD電磁閥驅動模塊的編碼器。

本發明的有益之處在於：本發明提供一種類人肌腱結構的閉環氣動裝置，能夠實現多點位高精度控制位置；控制模塊和氣壓調節模塊的配合實現整個系統的閉環控制，也保證發送數值與實際數值的一致；氣動肌腱運動模塊保證整個運動的韌性和穩定。

附圖說明

圖1是本發明的一種實施例的結構示意圖；

圖2是本發明氣壓調節模塊的一種實施例的結構示意圖；

圖中附圖標記的含義：

1 基體，2 氣壓調節模塊，3 控制模塊，4 氣動肌腱運動模塊，5 編碼器，6 電-氣比例閥開關閥，7 電-氣比例閥控制閥，8 氣壓檢測傳感器。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明作具體的介紹。

位置可精確控制的閉環氣動裝置,包括：基體，置於基體上的氣動肌腱運動模塊，輸出與接收電流成比例的氣壓從而控制氣動肌腱運動模塊工作的氣壓調節模塊，發送電流指令到氣壓調節模塊的控制模塊。

氣動肌腱運動模塊組成有：連接於氣壓條件模塊的氣動肌腱，連接於氣動肌腱的聯動組件。聯動組件組成有：聯動於氣動肌腱的鏈輪鏈條，反作用於鏈輪鏈條的阻尼器和伸縮彈簧，同軸心於鏈輪鏈條的軸承，此軸承固定於鏈輪軸末端，起到支撐、固定鏈輪傳動的作用。當氣動肌腱伸縮運動時，它帶動鏈輪鏈條運動，阻尼器與伸縮彈簧反作用於鏈輪鏈條，保證整個運動的韌性和穩定。

氣壓調節模塊組成有：轉換控制模塊的電流指令成氣壓指令的電-氣比例閥開關閥，安裝於基體上並用於檢測氣路的精確氣壓值的匯流板；氣壓調節模塊還組成有：連接於電-氣比例閥開關閥並檢測氣壓數值的氣壓檢測傳感器，連接於氣壓檢測傳感器並調節氣壓數值達到要求數值的電-氣比例閥控制閥；電-氣比例閥開關閥、電-氣比例閥控制閥均安裝在匯流板工作面上，電-氣比例閥開關閥、電-氣比例閥控制閥的氣路與匯流板的氣路連通，匯流板的氣路末端有氣壓檢測傳感器，用於檢測氣路的精確氣壓值。當控制模塊向電-氣比例閥開關閥發出一數值電流指令後，電-氣比例閥開關閥輸入與電流-氣壓成比例的氣壓，此數值氣壓是否符合要求，需要氣壓檢測傳感器驗證，氣壓檢測傳感器反饋氣壓數值後，電-氣比例閥控制閥來調節氣壓數值直至達到要求數值。

控制模塊組成有：STM32開發控制模塊，接收STM32開發控制模塊的指令並調整電流數值再發送到氣壓調節模塊的DA/AD電磁閥驅動模塊。控制模塊還組成有：實時反饋數據到DA/AD電磁閥驅動模塊的編碼器。STM32開發控制模塊發指令至DA/AD電磁閥驅動模塊，DA/AD電磁閥驅動模塊收到指令後，發送電流指令至氣壓調節模塊，氣壓調節模塊控制氣動肌腱運動模塊工作，編碼器實時反饋數據至編碼器控制模塊。編碼器控制模塊發指令至DA/AD電磁閥驅動模塊，DA/AD電磁閥驅動模塊根據接收到編碼器控制模塊的指令實時修正發送給氣壓調節模塊的電流數值，直至數據吻合。

閉環氣動裝置的運行過程： 當STM32開發控制模塊發送運動指令給控制模塊後，控制模塊隨即發送電流指令至氣壓調節模塊，此時電-氣比例閥開關閥按照接收電流大小打開相應比例的氣壓閥口，當電-氣比例閥的輸出氣壓延輸出氣路至氣壓檢測傳感器時，傳感器檢測此時的氣壓值與指令氣壓後，反饋結果至電-氣比例閥控制閥，控制閥工作，調節氣路氣壓值與指令氣壓值相同後，氣壓調節模塊輸出氣壓迴路打開，控制氣動肌腱運動模塊運動相應的角度，安裝於氣動肌腱運動模塊末端的編碼器，檢測此時的實際轉動角度與指令轉動角度是否吻合，如不吻合，繼續發送指令至氣壓調節模塊，調整氣動肌腱運動模塊運動到準確的角度值；如此完成一個閉環的運行過程。

本發明提供一種類人肌腱結構的閉環氣動裝置，能夠實現多點位高精度控制位置；控制模塊和氣壓調節模塊的配合實現整個系統的閉環控制，也保證發送數值與實際數值的一致；氣動肌腱運動模塊保證整個運動的韌性和穩定；彌補現在市場上的類人肌腱結構可控位置只有初始點和終止點，且精度差的缺點；實現了類人肌腱結構的閉環精確控制，提高了機器人的觀賞性和智能性。

以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和優點。本行業的技術人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本發明，凡採用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護範圍內。