[发明专利]基于散粒体阻塞理论的变刚度驱动杆及其工作系统

权利要求书

1.一种基于散粒体阻塞理论的变刚度驱动杆，所述的驱动杆包括柔性外膜，柔性外膜为中空的柱状结构，其特征在于：柔性外膜内部填充有散粒体，柔性外膜的两端分别内置有上密封端头、下密封端头，上、下密封端头分别通过密封箍圈与柔性外膜的两端固定连接，下密封端头的端面上开设有孔，变刚度驱动杆气管穿入孔内与柔性外膜内腔连通；空气压缩机通过空气压缩通路与电磁阀的P口连通，电磁阀的A口与真空通路连接，电磁阀的B口与气压通路连接，真空通路、气压通路和变刚度驱动杆气管间交汇处连接采用三通快插气管接头连通；所述的空气压缩机提供压缩空气，压缩空气经过凝水器和消音器过滤，在气压调节阀配合气压表下产生稳定气压的压缩空气；

压缩空气被电磁阀分为两个转换气路，两个转换气路为真空通路和气压通路；

当变刚度驱动杆需要驱动时，电磁阀左半部分截止，电磁阀右半部分接通气压通路，第一气管上真空发生器不工作，压缩空气由电磁阀的P口进入电磁阀的B口，经过第二气管，进入变刚度驱动杆的内部，变刚度驱动杆外膜均匀膨胀，内部体积增大，杆长度收缩变短产生轴向位移，通过调节气压调节阀改变杆轴向位移，杆内部散粒体在重力作用下堆积在杆件下部，当变刚度驱动杆内气压恢复至原始值，散粒体恢复到原来状态；

当变刚度驱动杆需要变刚度时，电磁阀左半部分接通真空通路，电磁阀右半部分截止，第一气管上真空发生器工作，压缩空气从电磁阀的P口进入电磁阀的A口，流经第一气管，对变刚度驱动杆的内部抽真空，散粒体在变刚度驱动杆内形成阻塞，阻塞的散粒体间以及散粒体与外膜间相互作用，变刚度驱动杆整体获得刚度，通过调节杆内部真空度值，实现了变刚度驱动杆刚度值的调节，使得变刚度驱动杆从一个被动的低刚度状态转变到一个活跃的高刚度状态。

2.根据权利要求1所述的基于散粒体阻塞理论的变刚度驱动杆，其特征在于：所述的柔性外膜为类气动人工肌肉材料膜，所用的材料膜材质为硅胶、乳胶、橡胶中的一种。

3.根据权利要求1所述的基于散粒体阻塞理论的变刚度驱动杆，其特征在于：所述的柔性外膜为圆柱形状。

4.根据权利要求1所述的基于散粒体阻塞理论的变刚度驱动杆，其特征在于：所述的上、下密封端头的形状分别为“U”形。

5.根据权利要求1所述的基于散粒体阻塞理论的变刚度驱动杆，其特征在于：所述的空气压缩通路包括入气管道，入气管道的一端与电磁阀的P口连接，入气管道上自上而下设置有气压表、气压调节阀、消音器及凝水器，入气管道的另一端与空气压缩机连接。

6.根据权利要求1所述的基于散粒体阻塞理论的变刚度驱动杆，其特征在于：所述的电磁阀为两位五通电磁阀。

7.根据权利要求1所述的基于散粒体阻塞理论的变刚度驱动杆，其特征在于：所述的真空通路包括第一气管，第一气管的一端与变刚度驱动杆气管的一端连接，第一气管上自上而下依次设置有真空表、真空度调节阀及真空发生器，第一气管的另一端与电磁阀的A口连通。

8.根据权利要求1所述的基于散粒体阻塞理论的变刚度驱动杆，其特征在于：所述的气压通路包括第二气管，第二气管的一端与变刚度驱动杆气管的一端连接，第二气管的另一端与电磁阀的B口连通。