[发明专利]一种面向流体驱动软体执行器的模块化机械式主端控制器

说明书

本发明属于流体驱动领域，公开了一种面向流体驱动软体执行器的模块化机械式主端控制器，包括操作手柄、旋转套筒以及液压缸固定座，所述液压缸固定座上安装有多个液压缸；所述旋转套筒上端与操作手柄连接；旋转套筒下端与液压缸固定座连接；所述液压缸固定座中的液压缸通过液压管路与软体执行器连接；通过旋转旋转套筒和控制操作手柄可调整控制器内部三个液压缸的压缩量，从而改变软体执行器的长度、弯曲角度和方向角。本发明可以在空间受限、无能源供给或能量敏感环境中对软体执行器进行驱动控制，无需常规由电机、泵、阀等构成的流体动力系统，无需额外能源和电子元件，并自带机械解耦和力反馈功能中。

技术领域

本发明属于流体驱动领域，尤其涉及一种面向流体驱动软体执行器的模块化机械式主端控制器。

背景技术

随着工业自动化的发展和社会需求的增加，软体执行器开始应用在狭窄、非结构化环境中来替代传统刚性执行器以实现高效作业，其中流体驱动三容腔软体执行器被广泛应用在作业任务中，如特殊环境作业、深海采样、医疗手术及运动康复等。研究人员针对三容腔软体执行器驱动控制已开展了相关研究，目前的研究方案多集中于基于电机、泵、阀及压力传感器等电子设备构成的流体动力控制系统。受限于电子设备的能源需求及环境安全性等问题，在空间受限、能源受限或能量敏感环境中无法使用电子设备对软体执行器进行驱动控制，例如矿井、核磁环境及深海环境等，这极大地限制了流体驱动软体执行器的应用与发展。

发明内容

本发明要解决的问题是设计一种模块化主端控制器，为应用在医疗、水下、工业、服务中的流体驱动软体执行器的主从控制提供新型器件，可以在空间受限、无能源供给或危险的环境中替代人类开展作业任务，无需常规由电机、泵、阀等构成的流体动力系统，无需额外能源和电子元件，自带机械解耦和力反馈功能。

为解决上述技术问题，本发明的一种面向流体驱动软体执行器的模块化机械式主端控制器的具体技术方案如下：

一种面向流体驱动软体执行器的模块化机械式主端控制器，包括操作手柄、旋转套筒以及液压缸固定座，所述液压缸固定座上安装有多个液压缸；所述旋转套筒上端与操作手柄连接；旋转套筒下端与液压缸固定座固定连接；所述液压缸固定座中的液压缸通过液压管路与软体执行器连接；通过控制操作手柄可调整控制器内部多个液压缸的压缩量，从而改变软体执行器的弯曲角度和方向角。

进一步地，所述操作手柄与液压缸活塞杆顶端紧密贴合，操作手柄自带力反馈功能，可将软体执行器的受外力情况传递给操纵者。

进一步地，所述旋转套筒包括旋转套筒主体以及旋转手柄，所述旋转套筒主体为空心圆柱状，旋转套筒主体内表面上端设计有半球台阶面，半球台阶面与操作手柄配合连接，旋转套筒主体下端与液压缸固定座固定连接，旋转套筒主体外表面上端对称设置有两平行切面，切面上各开有一个螺纹孔，旋转手柄通过螺纹孔与旋转套筒主体连接，通过旋转手柄来旋转旋转套筒实现同步调节内部液压缸的压缩量，从而实现对软体执行器的长度控制。

进一步地，所述旋转套筒主体内表面下端有内螺纹，液压缸固定座上端有与旋转套筒主体内表面下端的内螺纹匹配的外螺纹，旋转套筒主体与液压缸固定座螺纹连接。

进一步地，所述操作手柄的结构为一体化设计，包括球状握持结构、连杆以及半球状活塞结构，所述连杆的上端连接球状握持结构，下端连接半球状活塞结构。所述半球状活塞结构与液压缸活塞杆顶端紧密贴合。

进一步地，所述液压缸固定座包括液压缸活塞杆、液压缸、液压缸固定座、液压缸固定通孔、液压缸安装孔、液压缸固定座轴线通孔以及液压快接头；所述液压缸固定座整体设计为圆柱结构，沿圆柱轴线开有液压缸固定座轴线通孔，液压缸固定座轴线通孔外侧等角度间隔分布有多个液压缸安装孔，每个液压缸安装孔底部开有多个液压缸固定通孔，液压缸通过液压缸固定通孔装配在液压缸固定座上，液压缸出油口装配有液压快接头，液压快接头连接的液压管路统一经过液压缸固定座轴线通孔从液压缸固定座底部穿出。