[发明专利]一种基于磁流变技术的气缸结构及可控投掷机器人

说明书

本发明公开了一种基于磁流变技术的气缸结构，内套筒内相对于内套筒轴线方向横向设置的隔板将内套筒内部的空间分隔为第一腔体及第二腔体，第二腔体靠近隔板处的侧壁设置有通气孔，内套筒外侧螺旋缠绕有与电源连通的导线，第二腔体远离隔板的端面上设置有与气源连通的气源孔，第一腔体内填充有磁流变液；连杆沿内套筒的轴线方向设置且穿过隔板，连杆的一端与第二腔体内的内置活塞连接，连杆的另一端伸出第一腔体远离隔板的端面与外置活塞连接，阻尼装置安装在第一腔体内且与连杆固定连接。本发明在气缸内加入阻挡块，基于磁流变技术对气缸结构进行改进的技术方案，解决了气缸输出压力可控，提高了机器人的投掷命中率、减少机械碰撞与能量损失。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种基于磁流变技术的气缸结构及可控投掷机器人。

背景技术

中国机器人大赛是目前国内级别最高、规模最大的机器人竞赛，其中的篮球机器人项目是近几年兴起的教育和竞赛项目，该项目提供了一个研究机器人运动控制、机器人视觉以及人工智能等多领域的标准测试平台。气缸作为一种常见的气动执行部件，在机器人系统中难免有所涉及，研究如何针对特定的机器人应用领域对气缸结构进行改进设计，将是一个极具意义的课题。

气缸最基本的结构为内置活塞、外置活塞以及连接内外活塞的连杆，工作原理为从进气口一端将事先压缩在储气机构（本专利考虑气瓶储气）中的气体压入，由于气缸内部气压变化推动内置活塞运动，进而通过连杆带动外部活塞动作，最终将目标投掷。在气缸的这种工作方式下，如果不能做到准确控制气缸做功大小，投掷物体的距离和高度将难以达到期望值，目标就很难到达目的点；同时气缸输出压力若不加控制对外做功，很容易造成对机械结构的碰撞损坏及能量损失。

本发明在气缸内加入阻挡块，基于磁流变技术对气缸结构进行改进的技术方案，解决了气缸输出压力可控，提高了机器人的投掷命中率、减少机械碰撞与能量损失。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何使气缸输出压力可控，从而提高机器人的投掷命中率、减少机械碰撞与能量损失。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种基于磁流变技术的气缸结构，包括内套筒、内置活塞、外置活塞、连杆及阻尼装置，其中：

所述内套筒内相对于所述内套筒轴线方向横向设置的隔板将所述内套筒内部的空间分隔为第一腔体及第二腔体，所述第二腔体靠近所述隔板处的侧壁设置有通气孔，所述内套筒外侧螺旋缠绕有与电源连通的导线，所述内套筒由导磁材料制成，所述第二腔体远离所述隔板的端面上设置有与气源连通的气源孔，所述第一腔体内填充有磁流变液；

所述连杆沿所述内套筒的轴线方向设置且穿过所述隔板，所述连杆的一端与所述第二腔体内的内置活塞连接，所述连杆的另一端伸出所述第一腔体远离所述隔板的端面与所述外置活塞连接，所述阻尼装置安装在所述第一腔体内且与所述连杆固定连接。

优选地，还包括弹簧，所述弹簧与所述内套筒的轴线方向平行设置在所述隔板朝向所述第二腔体内的端面上。

优选地，还包括外套筒，所述外套筒套设在所述内套筒外部，所述外置活塞位于所述外套筒之外，所述外套筒由绝磁材料制成。

优选地，所述阻尼装置包括固定安装在所述连杆上的安装架及安装在所述安装架上的微型直流无刷电机、主齿轮、左次齿轮、右次齿轮、左翼及右翼，所述主齿轮分别与所述左次齿轮及所述右次齿轮啮合，所述左次齿轮与所述左翼的一端连接，所述右次齿轮与所述右翼的一端连接，所述微型直流无刷电机能够带动所述主齿轮正向或反向转动，进而带动所述左次齿轮与所述右次齿轮正向或反向转动，从而驱动所述左翼与所述右翼绕垂直于所述连杆的轴线的摆动轴摆动，所述左翼与所述右翼在摆动过程中能够与所述连杆的轴线垂直或平行。