[发明专利]一种基于刚度增强型气动软网格驱动器的开环控制系统及其运行方法

权利要求书

1.一种基于刚度增强型气动软网格驱动器的开环控制系统，其特征在于，包括：空气压缩机、开关阀、空气过滤器、精密减压阀、电气比例阀、调速阀、控制系统、刚度增强型气动软网格驱动器，其中：

所述空气压缩机连接开关阀的一端连接，用于控制压缩气体的通断；

所述开关阀的另一端连接空气过滤器的一端，用于除去空气中的灰尘和杂质，过滤压缩空气；

所述空气过滤器的另一端连接精密减压阀，用于稳定并调节进入电气比例阀的气体压力的大小；

所述电气比例阀的一端与压力传感器连接并一同连接至控制系统，用于控制电气比例阀的阀口开口大小；

所述电气比例阀的另一端连接调速阀的一端，用于调节进入网格型驱动器的气体流量大小；

所述调速阀的另一端连接刚度增强型气动软网格驱动器的充气端口，用于向驱动器中充入压缩气体产生弯曲动作。

2.根据权利要求1所述的基于刚度增强型气动软网格驱动器的开环控制系统，其特征在于，所述刚度增强型气动软网格驱动器包括可扩展层、底部限制层和肋板，可扩展层和底部限制层之间以硅胶粘结剂的方式相连，肋板连接各个腔室，通过限制底部的伸长而实现弯曲变形。

3.根据权利要求2所述的基于刚度增强型气动软网格驱动器的开环控制系统，其特征在于，所述刚度增强型气动软网格驱动器的模具由3D打印制作，材料为聚乳酸，所述可扩展层和肋板均由硅胶材料制成。

4.根据权利要求2所述的基于刚度增强型气动软网格驱动器的开环控制系统，其特征在于，所述底部限制层使在硅胶体中嵌入了尼龙网布，通过限制底部的轴向伸长来实现驱动器的弯曲变形。

5.根据权利要求1所述的基于刚度增强型气动软网格驱动器的开环控制系统，其特征在于，所述电气比例阀通过电信号来调节阀芯的截面积，从而调节压力的大小，以达到控制驱动器弯曲变形的目的。

6.根据权利要求1所述的基于刚度增强型气动软网格驱动器的开环控制系统，其特征在于，所述控制系统包括带有AI与AO功能的数据采集卡与端子板，连接电气比例阀，采用数据采集卡的数模转换功能输出电压模拟信号调节电气比例阀阀芯的截面积，控制电气比例阀的阀口开口大小。

7.根据权利要求1所述的基于刚度增强型气动软网格驱动器的开环控制系统，其特征在于，所述空气压缩机输出压缩气体，经由开关阀、空气过滤器过滤后，所得的压缩空气到大精密减压阀，获得稳定的压力后进入到电气比例阀中，最后经由调速阀进入刚度增强型气动网格弯曲气动执行器的腔室内。

8.一种基于权利要求1-7中任意一项权利要求所述基于刚度增强型气动软网格驱动器的开环控制系统的运行方法，其特征在于，包括如下阶段：

第一阶段：空气压缩机输出压缩空气，经由开关阀、空气过滤器的过滤功能，所得的压缩空气到达精密减压阀，获得稳定压力后到达电气比例阀中；

第二阶段：电气比例阀通过模拟信号控制阀芯开口面积，从而调节出口压力的大小；压缩空气进入阀内先导腔内，先导腔内部气压增大，同时压力作用在阀内膜片表面，此时与膜片相连的阀口开启，腔内压力气体成为输出气体经由出气口排出；

第三阶段：从电气比例阀阀口输出的压缩气体经由调速阀进入刚度增强型气动软网格弯曲驱动器中，驱动器底部由于不可拉伸材料的限制无法伸长，由于两侧产生位移差，整个驱动器发生弯曲变形；

第四阶段：进行排气动作，输入信号减小，此时给气用电磁阀关闭，排气用电磁阀打开，执行器腔室内的气体通过阀体上的导气孔排出，直到腔室内压力降至目标压力为止，执行器恢复原状。