基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用

1.本发明涉及气动阀门技术领域，具体为一种基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用。

背景技术：

2.软体机器人由于其自身可连续变形，自由度高度冗余和能够通过改变自身的形态在较为复杂的环境中工作等特点，在医疗、教育、服务、救援、探索、探测和可穿戴设备等领域越来越受到重视，并显示出巨大的发展潜力，但是柔性材料的使用却使得传统电机带动运动副的驱动方式不再适用，目前软体机器人驱动的主要方式为流体驱动、智能材料驱动、磁驱动以及化学驱动，其中气动驱动由于成本低、质量轻、响应快和功率密度比高等特点而被广泛的应用在软体抓手和仿生软体机器人的驱动中。
3.现有气动驱动软体机器人的运动变形主要是依靠电子阀门元件以及控制面板的配合使用下完成，其集成到软体机器人中时，柔顺性以及对环境的自适应性将大打折扣，繁杂的气管将很大程度上限制了微型、集成一体化软体机器人的发展，具有柔顺特性气动阀的研发逐渐成为研究者的研究难点，故而提出一种基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用来解决上述问题。

技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用，具备单一气源高精度气动柔性控制气流通断等优点，解决了现有气动驱动软体机器人的运动变形主要是依靠电子阀门元件以及控制面板的配合使用下完成，其集成到软体机器人中时，柔顺性以及对环境的自适应性将大打折扣，繁杂的气管将很大程度上限制了微型、集成一体化软体机器人的发展，具有柔顺特性气动阀的研发逐渐成为研究者的研究难点的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现上述单一气源高精度气动柔性控制气流通断的目的，本发明提供如下技术方案：基于阀杆堵塞的气动柔性阀，包括柔性阀体，柔性阀体内设置有横截面为圆形的气流通道，还包括直径与气流通道相同的塞孔，柔性阀体内开设有与气流通道垂直且连通的塞孔，塞孔内设置有塞杆，柔性阀体上且位于塞杆的一端设置有气压驱动器，气压驱动器和气流通道的进气端均与外部气源泵的排气端连通，柔性阀体上设置有与塞孔连通的排气孔，气压驱动器用于带动塞杆伸缩驱动并选择性堵塞排气孔和塞孔，同时气流通道配合塞杆在外部气源泵的排气端气压的作用下带动柔性阀体发生局部形变并实现单向导通气流通道。
8.优选的，气压驱动器包括壳体和折纸状阀芯，壳体设置于柔性阀体上，折纸状阀芯设置于壳体内并与外部气源泵的排气端连通，塞杆设置于折纸状阀芯上并贯穿壳体且延伸至塞孔内，当折纸状阀芯内部气压增大时，折纸状阀芯带动塞杆向靠近柔性阀体方向移动，
当折纸状阀芯内部气压减小时，折纸状阀芯在弹性作用下带动塞杆向远离柔性阀体方向移动。
9.优选的，折纸状阀芯包括硅胶气囊、菱形折叠面和弹性体纤维，硅胶气囊设置于壳体内并与外部气源泵的排气端连通，硅胶气囊上且沿塞杆的径向面设置有若干个依次连接的菱形折叠面，菱形折叠面的外壁设置有弹性体纤维。
10.优选的，塞杆为实心杆，气流通道的数量不少于两个，通过外部气源泵控制流入气流通道和气压驱动器气压值逐步增大并实现远离塞杆方向的气流通道依次堵塞和充气的顺序阀功能。
11.优选的，塞杆的中部开设有连通孔，且当外部气源泵的排气端气压增大时塞杆驱动并使得连通孔与排气孔和气流通道连通，通过外部气源泵控制流入气流通道和气压驱动器气压值增大并实现气流通道依次堵塞、充气和排气的截止阀功能。
12.优选的，气流通道的排气端设置有软体执行器，软体执行器用于根据其内部气压大小自适应弯曲。
13.优选的，顺序阀上远离其塞杆一侧依次设置有与外部气源泵的排气端连通的第一气流通道和第二气流通道，截止阀上气流通道的进气端与第一气流通道的排气端连通，软体执行器为双侧单元软体结构，软体执行器的第一进气端与第二气流通道的排气端连通，软体执行器的第二进气端与截止阀上的气流通道的排气端连通，顺序阀和截止阀上的气压驱动器的进气端均与外部气源泵的排气端连通，顺序阀上第一气流通道的最小充气气压值为p1，截止阀上排气孔的堵塞最小气压值为p2，顺序阀上第二气流通道的充气气压值为p4，截止阀上连通孔的最小排气气压值p3，p2＜p1＜p4＜p3，通过逐步增大外部气源泵的排气端的气压值并实现软体执行器依次右弯曲、复位和左弯曲等换向阀功能。
14.优选的，顺序阀上靠近其塞杆一侧的第一气流通道与其上塞杆零气压状态之间的最小间距为d1，顺序阀上远离其塞杆一侧的第一气流通道与其上塞杆零气压状态之间的最小间距为d2，截止阀上的气流通道与其上塞杆零气压状态之间的最小间距为d3，截止阀上塞杆最大行程间距为d4，d1＜d3＜d2＜d4。
15.优选的，软体执行器为单侧单元软体结构，且五个软体执行器的进气端依次与第一顺序阀、第二顺序阀、第三顺序阀和截止阀上的气流通道排气端连通，第一顺序阀、第二顺序阀、第三顺序阀和截止阀上的气压驱动器的进气端均与外部气源泵的排气端连通，第一顺序阀、第二顺序阀和第三顺序阀上的气流通道进气端均与外部气源泵的排气端连通，截止阀上的气流通道进气端与第一顺序阀上气流通道远离其上塞杆一侧的气流通道排气端连通，通过逐步增大外部气源泵的排气端的气压值并实现软体执行器变形模拟仿生手指动作的功能；五个软体执行器分别为第一软体执行器、第二软体执行器、第三软体执行器、第四软体执行器和第五软体执行器；第一软体执行器的进气端与第一顺序阀上靠近其塞杆一侧的气流通道排气端连通，第二软体执行器的进气端与截止阀上的气流通道排气端连通，第三软体执行器的进气端与第二顺序阀上靠近其塞杆一侧的气流通道排气端连通，第四软体执行器的进气端与第三顺序阀上的气流通道排气端连通，第五软体执行器的进气端与第二顺序阀上远离其塞杆一侧的气流通道排气端连通，第一顺序阀上靠近塞杆一侧的气流通道最小充气驱动气压值为p1；第一顺序阀上远离塞杆一侧的气流通道最小充气驱动气压为p2；截止阀上的排气孔最小堵塞气压值为p3，截止阀上连通孔与其上气流通道进气端
和排气端连通的最小气压值为p4，截止阀上塞杆的连通孔越过气流通道并二次充气的最小气压值为p5；第二顺序阀上靠近其塞杆一侧的气流通道的最小充气气压值为p6；第二顺序阀上远离其塞杆一侧的气流通道的最小充气气压值为p7；第三顺序阀上的气流通道的最小充气气压值为p6，p1＜(p2，p3)＜p4＜p6＜p7＜p5，通过逐步增大外部气源泵的排气端的气压值并实现软体执行器依次展示“5”、“4”、“3”、“2”、“1”、“0”的手势。
16.(三)有益效果
17.与现有技术相比，本发明提供了基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用，具备以下有益效果：
18.1、该基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用，通过外部气源泵同时对气压驱动器和气流通道的进气端输入相同且逐次递增的气压值，由于气流通道通过塞孔与排气孔连通，气流通道内部气压会通过排气孔排出而不实现充气动作，随着气压逐步增大，气压驱动器带动塞杆的柱面先堵塞气流通道并使得气流通道内壁在气压力的作用下扩张变形实现单向导通，同时由于塞杆的柱面与塞孔内壁完全贴合且接触面均匀，故塞杆完全堵塞塞孔和排气孔，避免气压从塞孔和排气孔泄漏而影响该气动柔性阀对应气压值塞杆的驱动精度及气流通道充气量的精度，达到简单方便单一气源高精度气压控制驱动的效果；
19.2、该基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用，通过壳体对折纸状阀芯进行包裹并固定于柔性阀体上，从而避免外界作用力对折纸状阀芯的变形幅度与对应气压值造成影响而导致该气动柔性阀驱动精度差的情况发生，同时通过折纸状阀芯的弹性势能，使得该气动柔性阀的外部气源泵的排气端气压值减小时，折纸状阀芯带动塞杆同步在柔性阀体内驱动，实现气压值与驱动精度及充气量的精准校对，避免外部气源泵的排气端气压值存在不规则浮动变化导致该气动柔性阀驱动精度差的情况发生。
附图说明
20.图1为本发明提出的基于阀杆堵塞的气动柔性阀的结构示意图；
21.图2为本发明中塞杆与气压驱动器的装配局部结构立体图；
22.图3为本发明中折纸状阀芯的结构立体图；
23.图4为本发明提出的基于阀杆堵塞的气动柔性阀的局部结构剖面图；
24.图5为图4中e-e处剖面图；
25.图6为图4中f-f处剖面图；
26.图7为本发明提出的基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用的充气状态结构示意图；
27.图8为本发明提出的基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用的排气状态结构示意图；
28.图9为本发明提出的基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用于换向阀的四种变化状态结构示意图；
29.图10为本发明提出的基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用于模拟仿生手指动作的六种变化状态结构示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.请参阅图1-10，基于阀杆堵塞的气动柔性阀，包括柔性阀体11，柔性阀体11内开设有横截面为圆形的气流通道12，还包括直径与气流通道12相等的塞孔2，柔性阀体11内开设有塞孔2，塞孔2的中心线与气流通道12的中心线相交且相互垂直，塞孔2内活动安装有塞杆3，柔性阀体11上固定安装有气压驱动器4，气压驱动器4的驱动端与塞杆3固定连接，气压驱动器4和气流通道12的进气端均与外部气源泵的排气端连通，柔性阀体11内开设有与塞孔2连通的排气孔5，气压驱动器4用于带动塞杆3直线伸缩运动并选择性堵塞排气孔5和塞孔2，同时气流通道12配合塞杆3在外部气源泵的排气端气压的作用下带动柔性阀体11上气流通道12内壁发生扩张变形并实现单向导通气流通道12的功能；通过外部气源泵同时对气压驱动器4和气流通道12的进气端输入相同且逐次递增的气压值，首先，由于气流通道12通过塞孔2与排气孔5连通，气流通道12内部气压会通过排气孔5排出而不实现充气动作，接着，气压驱动器4内部气压逐步增大并带动塞杆3在塞孔2内直线运动，直至塞杆3的柱面完全堵塞气流通道12，随着气流通道12进气端气压值的递增，由于塞杆3与气流通道12内壁接触面分布不均，柔性阀体11上气流通道12内壁在气压力的作用下发生扩张变形，并使得气流通道12的进气端的气流通过塞杆3外壁与气流通道12变形产生的间隙实现单向导通，进而实现充气动作，同时由于塞杆3的柱面与塞孔2内壁完全贴合且接触面均匀，故塞杆3完全堵塞塞孔2和排气孔5，避免气压从塞孔2和排气孔5泄漏而影响该气动柔性阀对应气压值塞杆3的驱动精度及气流通道12充气量的精度，达到简单方便高精度气压控制驱动的效果。
32.优选的，气压驱动器4包括壳体41和折纸状阀芯42，壳体41固定安装于柔性阀体11上，折纸状阀芯42固定安装于壳体41内，折纸状阀芯42的进气端与外部气源泵的排气端连通，塞杆3固定安装于折纸状阀芯42上并贯穿壳体41且延伸至塞孔2内，当折纸状阀芯42内部气压增大时，折纸状阀芯42带动塞杆3向靠近柔性阀体11方向移动，当折纸状阀芯42内部气压减小时，折纸状阀芯42在弹性作用下带动塞杆3向远离柔性阀体11方向移动；通过壳体41对折纸状阀芯42进行包裹并固定于柔性阀体11上，从而避免外界作用力对折纸状阀芯42的变形幅度与对应气压值造成影响而导致该气动柔性阀驱动精度差的情况发生，同时通过折纸状阀芯42的弹性势能，使得该气动柔性阀的外部气源泵的排气端气压值减小时，折纸状阀芯42带动塞杆3同步在柔性阀体11内驱动，实现气压值与驱动精度及充气量的精准校对，避免外部气源泵的排气端气压值存在不规则浮动变化导致该气动柔性阀驱动精度差的情况发生。
33.优选的，折纸状阀芯42包括硅胶气囊421、菱形折叠面422和弹性体纤维423，硅胶气囊421固定安装于壳体41内并与外部气源泵的排气端连通，硅胶气囊421上且沿塞杆3的径向面设置有若干个依次连接的菱形折叠面422，菱形折叠面422的外壁通过粘合剂固定安装有弹性体纤维423；通过硅胶气囊421的弹性形变对外部气源泵的排气端气压值反馈，同时通过硅胶气囊421上的若干个菱形折叠面422使得硅胶气囊421在变形过程中跟随各个菱形折叠面422的边线进行折叠伸缩，避免硅胶气囊421内气压改变过程中发生不规则形变而
导致该气动柔性阀驱动精度差的情况发生；同时通过弹性体纤维423进一步提高该硅胶气囊421的弹性复位性能，避免外部气源泵的排气端气压值存在不规则浮动变化导致该气动柔性阀驱动精度差的情况发生。
34.本技术方案还提供该气动柔性阀用于顺序阀的应用，具体的，塞杆3为实心杆，气流通道12的数量不少于两个，通过外部气源泵控制流入气流通道12和气压驱动器4气压值逐步增大并实现远离塞杆3方向的气流通道12依次堵塞和充气的顺序阀功能；通过塞杆3采用实心杆，使得在外部气源泵流入气流通道12和气压驱动器4气压值逐步增大的情况下，气压驱动器4带动塞杆3向靠近柔性阀体11方向移动，并依次堵塞远离塞杆3方向的多个气流通道12，同时由于气流通道12内的气压值逐步增大，远离塞杆3方向的多个气流通道12会依次进行导通并实现充气功能，进而实现远离塞杆3方向的气流通道12依次堵塞和充气的顺序阀功能，使得该气动柔性阀可应用于单一气源依次控制不同气流通道12通断气的效果。
35.本技术方案还提供该气动柔性阀用于截止阀的应用，具体的，塞杆3的中部开设有连通孔a，且当外部气源泵的排气端气压增大时塞杆3驱动并使得连通孔a与排气孔5和气流通道12连通，通过外部气源泵控制流入气流通道12和气压驱动器4气压值增大并实现气流通道12依次堵塞、充气和排气的截止阀功能；通过塞杆3上的连通孔a，使得在外部气源泵流入气流通道12和气压驱动器4气压值逐步增大的情况下，气压驱动器4带动塞杆3向靠近柔性阀体11方向移动，由于初始状态下气流通道12与排气孔5连通，气流通道12不进行充气，气压驱动器4带动塞杆3向靠近柔性阀体11方向移动且其柱面完全堵塞气流通道12，气流通道12进气端增压并带动柔性阀体11上气流通道12变形实现单向导通，进而进行充气，当外部气源泵的排气端气继续压增大并带动塞杆3驱动使得塞杆3上的连通孔a与排气孔5和气流通道12连通，气流通道12内部气压通过连通孔a和排气孔5排出，进而实现排气，从而达到单一气源逐步增压控制气流通道12依次堵塞、单向导通和双向导通的截止阀功能。
36.优选的，气流通道12的排气端连通有软体执行器6，软体执行器6用于根据其内部气压大小自适应弯曲；通过软体执行器6配合气流通道12进行应用，从而实现软体机械人的单一气源同时控制不同软体执行器6驱动动作。
37.本技术方案还提供该气动柔性阀用于换向阀的应用，具体的，顺序阀a上远离其塞杆3一侧依次开设有与外部气源泵的排气端连通的第一气流通道和第二气流通道，截止阀b上气流通道12的进气端与第一气流通道的排气端连通，软体执行器6为双侧单元软体结构，软体执行器6的第一进气端与第二气流通道的排气端连通，软体执行器6的第二进气端与截止阀b上的气流通道12的排气端连通，顺序阀a和截止阀b上的气压驱动器4的进气端均与外部气源泵的排气端连通，顺序阀a上第一气流通道的最小充气气压值为p1，截止阀b上塞杆3堵塞排气孔5的最小气压值p2，截止阀b上连通孔a的最小排气气压值p3，顺序阀a上第二气流通道的充气气压值p4，p2＜p1＜p4＜p3，通过逐步增大外部气源泵的排气端的气压值并实现软体执行器6依次右弯曲、复位和左弯曲等换向阀功能；通过软体执行器6采用双侧单元软体结构，使得其双腔具备右弯曲、复位和左弯曲等性能，初始状态下软体执行器6的双腔压力值相等不弯曲为原位状态；通过逐步增大外部气源泵的排气端的气压值p，且0＜p＜p2，截止阀b上塞杆3为完全堵塞其上的排气孔5，顺序阀a上第一气流通道和第二气流通道内的气压可同时通过顺序阀a和截止阀b上的排气孔5进行排气，软体执行器6不发生弯曲；通过继续增大外部气源泵的排气端的气压值p，且p2＜p＜p1，由于截止阀b上气流通道12的
进气端与第一气流通道的排气端连通，且顺序阀a上第一气流通道的充气气压值大于截止阀b上气流通道12的排气最小气压值，故截止阀b上的塞杆3其上的排气孔5进行堵塞并防止截止阀b漏气，顺序阀a上第一气流通道和第二气流通道内的气压可通过顺序阀a上的排气孔5进行排气，软体执行器6不发生弯曲；通过继续增大外部气源泵的排气端的气压值p，且p1＜p＜p4，顺序阀a上第二气流通道内的气压通过其上的排气孔5进行排出，故不对软体执行器6的第一进气端进行充气，顺序阀a上第一气流通道内的气压对截止阀b进行充气，由于截止阀b上连通孔a的最小排气气压值p3大于顺序阀a上第二气流通道的充气气压值p4，故截止阀b对软体执行器6的第二进气端进行充气，软体执行器6发生右弯曲；通过继续增大外部气源泵的排气端的气压值p，p4＜p＜p3，顺序阀a上第二气流通道对软体执行器6的第一进气端进行充气，由于外部气源泵的排气端的气压值p未达到截止阀b上连通孔a的最小排气气压值p3，故截止阀b对软体执行器6的第二进气端继续进行充气，同时由于软体执行器6的第二进气端和软体执行器6的第一进气端的气源均来自同一外部气源泵的排气端的气压值p，故软体执行器6的两个腔室在同样的气源压力作用下会逐步进行平衡，最终趋于竖直状态，即复位；通过继续增大外部气源泵的排气端的气压值p，且p3＜p，截止阀b上塞杆3的连通孔a与其上气流通道12的进气端和气流通道12排气端及排气孔5均连通，此时由于软体执行器6的第一进气端与外部气源泵的排气端连通会带动软体执行器6上第二进气端内的气压通过其上气流通道12排气端、连通孔a和排气孔5进行排出，从而使得软体执行器6发生左弯曲，达到单一气源逐步增压控制软体执行器6依次右弯曲、复位和左弯曲等换向阀功能。
38.优选的，顺序阀a上靠近其塞杆3一侧的第一气流通道与其上塞杆3零气压状态之间的最小间距为d1，顺序阀a上远离其塞杆3一侧的第一气流通道与其上塞杆3零气压状态之间的最小间距为d2，截止阀b上的气流通道12与其上塞杆3零气压状态之间的最小间距为d3，截止阀b上塞杆3最大行程间距为d4，d1＜d3＜d2＜d4；通过顺序阀a和截止阀b上的气压驱动器4型号大小相同的情况下，并通过设定顺序阀a和截止阀b内各个孔与塞杆3之间的行程间距，进而实现单一气源逐步增压控制软体执行器依次右弯曲、复位和左弯曲等换向阀功能，当然本技术方案不局限于将顺序阀a和截止阀b上的气压驱动器4型号大小设置相同，亦可将顺序阀a和截止阀b上的气压驱动器4型号大小差异化设置，只要保证通过单一气源逐步增压控制能够实现软体执行器6依次右弯曲、复位和左弯曲等换向阀功能即可。
39.本技术方案还提供该气动柔性阀用于模拟仿生手指动作的应用，具体的，软体执行器6为单侧单元软体结构，且五个软体执行器6的进气端依次与第一顺序阀a1、第二顺序阀a2、第三顺序阀a3和截止阀b上的气流通道12排气端连通，第一顺序阀a1、第二顺序阀a2、第三顺序阀a3和截止阀b上的气压驱动器4的进气端均与外部气源泵的排气端连通，第一顺序阀a1、第二顺序阀a2和第三顺序阀a3上的气流通道12进气端均与外部气源泵的排气端连通，截止阀b上的气流通道12进气端与第一顺序阀a1上气流通道12远离其上塞杆3一侧的气流通道12排气端连通，通过逐步增大外部气源泵的排气端的气压值并实现软体执行器6变形模拟仿生手指动作的功能；五个软体执行器6分别为第一软体执行器61、第二软体执行器62、第三软体执行器63、第四软体执行器64和第五软体执行器65；第一软体执行器61的进气端与第一顺序阀a1上靠近其塞杆3一侧的气流通道12排气端连通，第二软体执行器62的进气端与截止阀b上的气流通道12排气端连通，第三软体执行器63的进气端与第二顺序阀a2
上靠近其塞杆3一侧的气流通道12排气端连通，第四软体执行器64的进气端与第三顺序阀a3上的气流通道12排气端连通，第五软体执行器65的进气端与第二顺序阀a2上远离其塞杆3一侧的气流通道12排气端连通，第一顺序阀a1上靠近塞杆3一侧的气流通道12最小充气驱动气压值为p1；第一顺序阀a1上远离塞杆3一侧的气流通道12最小充气驱动气压为p2；截止阀b上的排气孔5最小堵塞气压值为p3，截止阀b上连通孔a与其上气流通道12进气端和排气端连通的最小气压值为p4，截止阀b上连通孔a越过气流通道12并二次充气的最小气压值为p5；第二顺序阀a2上靠近其塞杆3一侧的气流通道12的最小充气气压值为p6；第二顺序阀a2上远离其塞杆3一侧的气流通道12的最小充气气压值为p7；第三顺序阀a3上的气流通道12的最小充气气压值为p6，p1＜(p3，p2)＜p4＜p6＜p7＜p5；通过逐步增大外部气源泵的排气端的气压值并实现软体执行器6依次展示“5”、“4”、“3”、“2”、“1”、“0”的手势；通过逐步增大外部气源泵的排气端的气压值，由于第一顺序阀a1、第二顺序阀a2、第三顺序阀a3和截止阀b上的气压驱动器4的进气端均与外部气源泵的排气端连通，从而实现单一气源增压控制不同阀体内部气流通道12的通断即充气或排气，并通过软体执行器6采用单侧单元软体结构，且多个软体执行器6的进气端依次连通第一顺序阀a1、第二顺序阀a2、第三顺序阀a3和截止阀b上的气流通道12排气端连通，进而实现单一气源增压控制多个软体执行器6内部气压值并调节其相应弯曲或复位等变形实现模拟仿生手指动作的功能；具体的：
40.初始状态时：外部气源泵的排气端的气压值p为零，第一软体执行器61、第二软体执行器62、第三软体执行器63、第四软体执行器64和第五软体执行器65内部气压值为零，其均不弯曲，展示手势为“5”；
41.通过继续增大外部气源泵的排气端的气压值p，且0＜p＜p1，第一顺序阀a1、第二顺序阀a2、第三顺序阀a3和截止阀b内部的气压均可通过其上的排气孔5进行排出，故多个软体执行器6不发生形变，继续展示手势为“5”；
42.通过继续增大外部气源泵的排气端的气压值p，且p1＜p＜(p3，p2)，第一顺序阀a1上的靠近塞杆3一侧的气流通道12对第一软体执行器61进行充气，第一软体执行器61内部气压值增大并相应的弯曲变形，第二软体执行器62、第三软体执行器63、第四软体执行器64和第五软体执行器65内部气压通过与其相应连接阀上的排气孔5进行泄压且不弯曲，展示手势为“4”；
43.通过继续增大外部气源泵的排气端的气压值p，且(p3，p2)＜p＜p4，第一软体执行器61内部气流与外部气源泵的排气端连通继续保持弯曲，外部气源泵的排气端通过第一顺序阀a1远离其塞杆3一侧的气流通道12对截止阀b进行充气，由于截止阀b内部塞杆3堵塞其上的排气孔5，故截止阀b对第二软体执行器62进行充气并使得第二软体执行器62发生相应的弯曲，第三软体执行器63、第四软体执行器64和第五软体执行器65内部气压通过与其相应连接阀上的排气孔5进行泄压且不弯曲，展示手势为“3”；
44.通过继续增大外部气源泵的排气端的气压值p，且p4＜p6＜p＜p7＜p5，第一软体执行器61内部气流与外部气源泵的排气端连通继续保持弯曲，由于截止阀b上连通孔a与其上气流通道12进气端和排气端连通的最小气压值为p4，截止阀b上连通孔a越过气流通道12并二次充气的最小气压值为p5，故此时第二软体执行器62在自身弹性势能的作用下将其内部气压通过截止阀b上气流通道12、连通孔a和排气孔5进行排出并恢复竖直状态，另外由于第二顺序阀a2上靠近其塞杆3一侧的气流通道12的最小充气气压值为p6，第三软体执行器
63的进气端与第二顺序阀a2上靠近其塞杆3一侧的气流通道12排气端连通，故第二顺序阀a2对第三软体执行器63进行充气并使得其发生弯曲变形，同时由于第三顺序阀a3上的气流通道12的最小充气气压值为p6，第四软体执行器64的进气端与第三顺序阀a3上的气流通道12排气端连通，故第四软体执行器64与第三软体执行器63同步充气并发生弯曲变形，综上所述，第一软体执行器61、第三软体执行器63和第四软体执行器64发生弯曲变形，第二软体执行器62、第五软体执行器65内部气压通过与其相应连接阀上的排气孔5进行泄压且不弯曲，展示手势为“2”；
45.通过继续增大外部气源泵的排气端的气压值p，且p7＜p＜p5，第一软体执行器61、第三软体执行器63和第四软体执行器64内部气流与外部气源泵的排气端连通继续保持弯曲，由于第二顺序阀a2上远离其塞杆3一侧的气流通道12的最小充气气压值为p7，且第五软体执行器65的进气端与第二顺序阀a2上远离其塞杆3一侧的气流通道12排气端连通，故此时第二顺序阀a2对第五软体执行器65进行充气并使得其发生相应的弯曲，另外由于截止阀b上连通孔a越过气流通道12并二次充气的最小气压值为p5，因此，第二软体执行器62内部气压通过与其相应连接阀上的排气孔5进行泄压且不弯曲，综上所述，第一软体执行器61、第三软体执行器63、第四软体执行器64和第五软体执行器65发生弯曲变形，第二软体执行器62处于竖直状态，展示手势为“1”；
46.通过继续增大外部气源泵的排气端的气压值p，且p5＜p，由于截止阀b上连通孔a越过气流通道12并二次充气的最小气压值为p5，且第二软体执行器62的进气端与截止阀b上的气流通道12排气端连通，故截止阀b再次对第二软体执行器62进行充气并使得其发生弯曲，同时由于第一软体执行器61、第三软体执行器63、第四软体执行器64和第五软体执行器65均与外部外部气源泵的排气端连通继续保持弯曲，即第一软体执行器61、第二软体执行器62、第三软体执行器63、第四软体执行器64和第五软体执行器65全部弯曲，展示手势为“0”；实现单一气源依次递增气压并控制软体执行器6依次展示“5”、“4”、“3”、“2”、“1”、“0”手势的功能。
47.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
48.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.基于阀杆堵塞的气动柔性阀，包括柔性阀体(11)，柔性阀体(11)内设置有横截面为圆形的气流通道(12)，其特征在于：还包括直径与气流通道(12)相同的塞孔(2)，柔性阀体(11)内开设有与气流通道(12)垂直且连通的塞孔(2)，塞孔(2)内设置有塞杆(3)，柔性阀体(11)上且位于塞杆(3)的一端设置有气压驱动器(4)，气压驱动器(4)和气流通道(12)的进气端均与外部气源泵的排气端连通，柔性阀体(11)上设置有与塞孔(2)连通的排气孔(5)，气压驱动器(4)用于带动塞杆(3)伸缩驱动并选择性堵塞排气孔(5)和塞孔(2)，同时气流通道(12)配合塞杆(3)在外部气源泵的排气端气压的作用下带动柔性阀体(11)发生局部形变并实现单向导通气流通道(12)。2.根据权利要求1所述的基于阀杆堵塞的气动柔性阀，其特征在于：气压驱动器(4)包括壳体(41)和折纸状阀芯(42)，壳体(41)设置于柔性阀体(11)上，折纸状阀芯(42)设置于壳体(41)内并与外部气源泵的排气端连通，塞杆(3)设置于折纸状阀芯(42)上并贯穿壳体(41)且延伸至塞孔(2)内，当折纸状阀芯(42)内部气压增大时，折纸状阀芯(42)带动塞杆(3)向靠近柔性阀体(11)方向移动，当折纸状阀芯(42)内部气压减小时，折纸状阀芯(42)在弹性作用下带动塞杆(3)向远离柔性阀体(11)方向移动。3.根据权利要求2所述的基于阀杆堵塞的气动柔性阀，其特征在于：折纸状阀芯(42)包括硅胶气囊(421)、菱形折叠面(422)和弹性体纤维(423)，硅胶气囊(421)设置于壳体(41)内并与外部气源泵的排气端连通，硅胶气囊(421)上且沿塞杆(3)的径向面设置有若干个依次连接的菱形折叠面(422)，菱形折叠面(422)的外壁设置有弹性体纤维(423)。4.根据权利要求1所述的基于阀杆堵塞的气动柔性阀，其特征在于：塞杆(3)为实心杆，气流通道(12)的数量不少于两个，通过外部气源泵控制流入气流通道(12)和气压驱动器(4)气压值逐步增大并实现远离塞杆(3)方向的气流通道(12)依次堵塞和充气的顺序阀功能。5.根据权利要求1所述的基于阀杆堵塞的气动柔性阀，其特征在于：塞杆(3)的中部开设有连通孔(a)，且当外部气源泵的排气端气压增大时塞杆(3)驱动并使得连通孔(a)与排气孔(5)和气流通道(12)连通，通过外部气源泵控制流入气流通道(12)和气压驱动器(4)气压值增大并实现气流通道(12)依次堵塞、充气和排气的截止阀功能。6.根据权利要求4或5所述的基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用，其特征在于：气流通道(12)的排气端设置有软体执行器(6)，软体执行器(6)用于根据其内部气压大小自适应弯曲。7.根据权利要求6所述的基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用，其特征在于：顺序阀(a)上远离其塞杆(3)一侧依次设置有与外部气源泵的排气端连通的第一气流通道和第二气流通道，截止阀(b)上气流通道(12)的进气端与第一气流通道的排气端连通，软体执行器(6)为双侧单元软体结构，软体执行器(6)的第一进气端与第二气流通道的排气端连通，软体执行器(6)的第二进气端与截止阀(b)上的气流通道(12)的排气端连通，顺序阀(a)和截止阀上的气压驱动器(4)的进气端均与外部气源泵的排气端连通，顺序阀(a)上第一气流通道的最小充气气压值为p1，截止阀(b)上排气孔(5)的堵塞最小气压值为p2，顺序阀(a)上第二气流通道的充气气压值为p4，截止阀(b)上连通孔(a)的最小排气气压值p3，p2＜p1＜p4＜p3，通过逐步增大外部气源泵的排气端的气压值并实现软体执行器(6)依次右弯曲、复位和左弯曲等换向阀功能。
8.根据权利要求7所述的基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用，其特征在于：顺序阀(a)上靠近其塞杆(3)一侧的第一气流通道与其上塞杆(3)零气压状态之间的最小间距为d1，顺序阀(a)上远离其塞杆(3)一侧的第一气流通道与其上塞杆(3)零气压状态之间的最小间距为d2，截止阀(b)上的气流通道(12)与其上塞杆(3)零气压状态之间的最小间距为d3，截止阀(b)上塞杆(3)最大行程间距为d4，d1＜d3＜d2＜d4。9.根据权利要求6所述的基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用，其特征在于：软体执行器(6)为单侧单元软体结构，且五个软体执行器(6)的进气端依次与第一顺序阀(a1)、第二顺序阀(a2)、第三顺序阀(a3)和截止阀(b)上的气流通道(12)排气端连通，第一顺序阀(a1)、第二顺序阀(a2)、第三顺序阀(a3)和截止阀(b)上的气压驱动器(4)的进气端均与外部气源泵的排气端连通，第一顺序阀(a1)、第二顺序阀(a2)和第三顺序阀(a3)上的气流通道(12)进气端均与外部气源泵的排气端连通，截止阀(b)上的气流通道(12)进气端与第一顺序阀(a1)上气流通道(12)远离其上塞杆(3)一侧的气流通道(12)排气端连通，通过逐步增大外部气源泵的排气端的气压值并实现软体执行器(6)变形模拟仿生手指动作的功能；五个软体执行器(6)分别为第一软体执行器(61)、第二软体执行器(62)、第三软体执行器(63)、第四软体执行器(64)和第五软体执行器(65)；第一软体执行器(61)的进气端与第一顺序阀(a1)上靠近其塞杆(3)一侧的气流通道(12)排气端连通，第二软体执行器(62)的进气端与截止阀(b)上的气流通道(12)排气端连通，第三软体执行器(63)的进气端与第二顺序阀(a2)上靠近其塞杆(3)一侧的气流通道(12)排气端连通，第四软体执行器(64)的进气端与第三顺序阀(a3)上的气流通道(12)排气端连通，第五软体执行器(65)的进气端与第二顺序阀(a2)上远离其塞杆(3)一侧的气流通道(12)排气端连通，第一顺序阀(a1)上靠近塞杆(3)一侧的气流通道(12)最小充气驱动气压值为p1；第一顺序阀(a1)上远离塞杆(3)一侧的气流通道(12)最小充气驱动气压为p2；截止阀(b)上的排气孔(5)最小堵塞气压值为p3，截止阀(b)上连通孔(a)与其上气流通道(12)进气端和排气端连通的最小气压值为p4，截止阀(b)上塞杆(3)的连通孔(a)越过气流通道(12)并二次充气的最小气压值为p5；第二顺序阀(a2)上靠近其塞杆(3)一侧的气流通道(12)的最小充气气压值为p6；第二顺序阀(a2)上远离其塞杆(3)一侧的气流通道(12)的最小充气气压值为p7；第三顺序阀(a3)上的气流通道(12)的最小充气气压值为p6，p1＜(p2，p3)＜p4＜p6＜p7＜p5，通过逐步增大外部气源泵的排气端的气压值并实现软体执行器(6)依次展示“5”、“4”、“3”、“2”、“1”、“0”的手势。

技术总结

本发明涉及气动阀门技术领域，且公开了一种基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用，包括柔性阀体。该基于阀杆堵塞的气动柔性阀及其应用，通过外部气源泵同时对气压驱动器和气流通道的进气端输入相同且逐次递增的气压值，由于气流通道通过塞孔与排气孔连通，气流通道内部气压会通过排气孔排出而不实现充气动作，随着气压逐步增大，气压驱动器带动塞杆的柱面先堵塞气流通道并使得气流通道内壁在气压力的作用下扩张变形实现单向导通，同时由于塞杆的柱面与塞孔内壁完全贴合且接触面均匀，故塞杆完全堵塞塞孔和排气孔，避免气压泄漏而影响该气动柔性阀对应气压值的驱动精度及充气精度，达到简单方便单一气源高精度气压控制驱动的效果。果。果。