一种气动机器人电气控制系统的制作方法

本发明涉及一种气动机器人电气控制系统，适用于机械领域。

背景技术：

微细加工技术、微传感器技术、微电子技术和微机电系统(mems)集成技术的发展为研究开发柔性主动内窥镜检查系统提供了有利条件，研制开发少创或无创介入的诊查微机器人系统也是医用机器人发展的一个重要方向。目前，医疗机器人按驱动方式有:电磁驱动式、压电驱动式、气动式以及通过功能材料形状记忆合金驱动等几种，按移动机构可分为腿式、轮式及蠕动移动等方式，与人体直接接触的医用机器人要求柔性接触，因此柔性蠕动式为无创微创进入人体腔道诊察机器人的首选方式。

技术实现要素：

本发明提出了一种气动机器人电气控制系统，根据机器人机体结构和移动机理，通过该控制系统控制机器人的主动移动，完成人体内腔的环境参数监测与诊疗等任务。

本发明所采用的技术方案是：

所述电-气控制系统主要由pc计算机、数据采集转换设备、隔离放大驱动电路、10个继电器、10个电磁阀、压力传感器、高压气源及压力、流量调阀组成。

所述采集转换设备采用了ni公司生产的usb-6008，该数据采集卡具有8通道、12或14位模拟输入、2个模拟输出、12路i/o，以及1个定时器，通过该卡控制10个继电器的通、断，从而实现对连接机器人通气管路的电磁阀的开闭控制，及机器人治疗传感机构的控制，通过该卡实现通气管道压力传感器及机器人携带的传感器的信息采集。

所述气压动力系统主要由高压气源、储气罐、压力调节、流量调节及指示装置以及5个2位3通和5个2位2通脉冲电磁阀组成，通过5个2位3通和5个2位2通脉冲电磁阀控制5路通气管路，控制机器人驱动器的3个气室及前后钳位气囊实现冲气、保持及放气。

本发明的有益效果是：该控制系统操作方便，运行稳定，通过该电-气控制系统可实现对机器人移动的有效控制。

附图说明

图1是本发明的控制系统结构图。

图2是本发明的气压动力系统图。

图中：1.空气压缩机；2.压力表；3.气罐；4.流量指示器；5.排气管；6.减压阀；7.电磁阀；8.驱动器；9.钳位气囊；10.流量调节阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，前后两个支撑单元设计成中空的通气的塑料圆桶结构，外径11mm，内径10mm，一个端面中间设计为圆环的扇孔通气结构，中间圆环用于固定驱动器，外覆塑料薄膜气囊，并分成两部分，充气时气囊外径最大可达30mm，在气道内端面呈两个约45°角扇形分布，压紧管腔内壁，实现钳位作用。

驱动器外形呈管状，管内分隔成3个互成120°的扇形气室，外径为6mm，内径为4mm，长20mm，内腔扇型橡胶厚1mm，橡胶管橡胶层内附有螺旋细纤维线，通气时限制其径向增大，使橡胶驱动器沿轴线方向伸长。该驱动器一端封闭，另一端分别连通通气回路，控制各气室空气的压力。当3个气室同时加相等的压力时，驱动器沿轴线方向伸长，当只有某一内腔加压时，或压力与另两气室压力不同时，驱动器将弯曲，实现转向驱动，通过调整3个气室空气的压力，使该驱动器实现空间3个自由度方向的驱动。因此，可通过该驱动器使机器人实现腔内的直线运动和的弯曲转向。

电-气控制系统主要由pc计算机、数据采集转换设备、隔离放大驱动电路、10个继电器、10个电磁阀、压力传感器、高压气源及压力、流量调阀组成。采集转换设备采用了ni公司生产的usb-6008，该数据采集卡具有8通道、12或14位模拟输入、2个模拟输出、12路i/o，以及1个定时器，通过该卡控制10个继电器的通、断，从而实现对连接机器人通气管路的电磁阀的开闭控制，及机器人治疗传感机构的控制，通过该卡实现通气管道压力传感器及机器人携带的传感器的信息采集。

如图2，气压动力系统主要由高压气源、储气罐、压力调节、流量调节及指示装置以及5个2位3通和5个2位2通脉冲电磁阀组成，通过5个2位3通和s个2位2通脉冲电磁阀控制5路通气管路，控制机器人驱动器的3个气室及前后钳位气囊实现冲气、保持及放气。每个2位3通电磁阀，一路接高压气源，一路接连通机器人的通气管道，一路接一个2位2通电磁阀,2位2通电磁阀另一端连同大气。通常情况下，2位3通电磁阀连接高压气源端闭合，而2位2通电磁阀为常通。

由机器人的移动机理可知，要控制机器人自动移动必须使前、后支撑单元的气囊和橡胶驱动器各气室的通气和放气按一定规律进行，在一个移动周期内对前后支撑单元和驱动器的气室讲行充气、前气的种制时序。

后支撑单元首先充气，然后通过计算机控制，按t1~t7的时间顺序依次控制支撑单元和驱动器的充气和放气，直线移动时驱动器3个气室的压力保持相等。因此，根据机器人移动各气室的充放气时序，编制了基于labview的软件控制程序，对机器人移动进行控制。

技术特征：

技术总结
一种气动机器人电气控制系统，根据机器人机体结构和移动机理，通过该控制系统控制机器人的主动移动，完成人体内腔的环境参数监测与诊疗等任务。该控制系统操作方便，运行稳定，通过该电‑气控制系统可实现对机器人移动的有效控制。

技术研发人员：张琳
受保护的技术使用者：张琳
技术研发日：2016.11.21
技术公布日：2018.05.29