面向无系留软体机器人的便携式可编程泵阀气动系统

所属领域：机械电子

研究目的：攻克传统气动系统体积庞大、笨重、难以集成的问题，为无系留气动软体机器人开发一种小型化、轻量化、具备独立正负压编程能力的高性能动力源。

目前开发阶段：样机测试成功

成果简介：

本成果是一款自主研发的高集成度便携式气动系统，旨在为软体机器人提供脱离外部气源和线缆束缚的“背包式”动力解决方案。

传统气动软体机器人依赖外接的空压机、真空发生器和大量阀件，导致系统冗杂、移动性差。本研究创新性地提出了一种基于并联扩展架构的核心设计，仅使用1个微型隔膜泵和12个微型电磁阀，即实现了5路独立气道的正负压力精确编程与控制，极大减少了元器件数量与系统体积。系统融合了闭环压力反馈控制算法，能动态调节输出压力，具备优异的抗干扰能力和阶跃响应速度，输出压力范围可达-63 kPa至+102 kPa。

经测试，该样机重量仅232.7克，如图5所示，直径88.5毫米，额定功率4瓦，单次充电可持续工作约1.7小时。其支持充气、排气、保压、卸压及慢速脉冲等多种工作模式，可通过无线通信接收指令，灵活适配机器人的各种运动步态。

此外，本研究还通过异形PCB电路板设计（图6）和3D打印气路汇流排，实现了泵、阀、传感器、控制单元和电源的高度一体化集成，结构紧凑，可靠性高。