[发明专利]蒸汽驱动的气缸模块及其用于机器人的安装结构

说明书

技术领域

本发明涉及机器人的微细部控制技术领域，特别涉及一种蒸汽驱动的气缸模块及其用于机器人的安装结构。

背景技术

目前,机器人已经应用于军事、医疗、航天、教育、娱乐、抢险救灾、家庭服务和社会服务等方面，并向新的领域伸展。在这些机器人整体系统中都需要使用气动系统提供动力。由于气动系统结构简单、轻便、安装维护简单、可靠性高。在较小体积的情况下，相对电机来说，能够获得更大的输出功率，所以可广泛应用于机械的微细部驱动领域。比如，通常所说的气爪。

然而，传统的气动系统存在着以下不足：

1、结构复杂：传统的气动系统，包括如下元件：执行器、气源、控制元件、还有各种辅助元件。大量的气动系统元件也会增加机器人整体系统的设计难度，并且也增加构筑系统所需要的成本。其中，执行器难以小型化。因为执行器的气缸必须与气管相连，两者之间需要可靠的接口，这个接口限制了执行器的进一步小型化。

2、气源输出压力跟气源的大小有关：如果作为气源气泵过大，输出的气压高，执行器输出功率也大；但是，机器人难以随身携带。气泵过小，则气压过小，可能又无法满足执行器对压力的要求。当需要控制多个执行元器运行的时候，支持气流控制的阀类机构复杂。若使用电路对其进行控制，结构就更为复杂。

发明内容

本发明的发明目的是针对现有气缸模块的技术不足，提供一种小型化且便于操作的蒸汽驱动的气缸模块。

进一步地，提供一种小型化且便于操作将蒸汽驱动的气缸模块用于机器人的安装结构。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种蒸汽驱动的气缸模块，包括气缸筒，所述气缸筒两端分别通过前端盖、后端盖密封，所述气缸筒内部设有装入了液体的活动腔，活动腔内设有活塞杆；所述活塞杆末端穿过前端盖并伸出于前端盖外，起始端与弹性电热丝的一端连接，弹性电热丝的另一端装于后端盖的内表面；所述后端盖上设有第一电路引出口，所述活塞杆末端设有第三电路引出口；通过第一电路引出口与第三电路引出口，所述后端盖、弹性电热丝、活塞杆串联入电路；另外，所述后端盖与气缸筒之间、活塞杆与气缸筒之间做绝缘处理。

优选地，所述气缸筒上设有第二电路引出口，用于与活塞杆电接触，从而检测活塞杆的行程。当活塞杆走到行程的尽头的时候，活塞杆会和气缸筒上未绝缘的地方接触(气缸筒与活塞杆之间，进行过绝缘处理)，那么从第二电路接口，就可以引出电流，检测第二电路接口引出电流的大小，就可以判断活塞杆是否移动到了行程的尽头，若确实需要精确读取行程大小，则必须在其他地方安放位置或角度传感器，对其形成进行间接测量，其位置可以参考附图10。

优选地，为便于安装且便于限制活塞杆的最大行程，所述活动腔为设有用于限制活塞杆运动的第一台阶面，所述活塞杆起始端相应设有与第一台阶面配合的限位轴肩。

优选地，为保证密封效果，所述限位轴肩端面套有第一密封圈。

优选地，为便于安装，所述前端盖上设有第二台阶面。

优选地，为进一步密封，所述活塞杆与第二台阶面接触的端面设有第二密封圈。

所述气缸筒上设有第三台阶面，所述后端盖与第三台阶面接触的端面设有第三密封圈。

在密封方面来看，采用国标所规定的密封结构。其中，由于气缸筒内部液体气体混合，密封的难度较大；所以，使用第一密封圈与第二密封圈共同对气缸筒内部进行密封。然而，使用这样的方式，会产生更大的摩擦力，也会导致第一密封圈与第二密封圈之间的气体受到压缩，抵消一部分液体气化产生的压力。所以，若密封情况良好，可以不装第二密封圈。

优选地，所述前端盖通过螺钉紧固在缸筒前端；所述后端盖通过螺母紧固在缸筒后端。

其中，弹性电热丝绕制成螺线管，类似于弹簧，以保证在正常工作的时候，弹性电热丝之间不会接触而导致短接。为保证气缸筒具有较快的散热速度、较轻的质量，气缸筒使用铝基的合金作为材料。

使用中，注意如下几点：（1）在内部液体相同的情况下（在气缸筒内部液体一定时），气缸筒的直径尽量小，使液体在气缸筒内部占据较大的体积比例，保证弹性电热丝能够更充分地与液体接触。（2）液体尽量的少，在同样的能量输入的情况下，其能够更快地被加热到较高的温度，没有能量输入的情况下，散热也更容易，这样可以提高气缸模块的响应速度。（3）弹性电热丝的表面积尽量大，使弹性电热丝能更快地把热量传给液体，加快对液体加热的速度，减少自身过热熔断的危险。