本发明公开了一种微型单向阀。本发明组单向阀装置分别设置在对应的阀口处，容腔靠近阀口的一端安装有弹性膜，容腔内壁设有容腔隔板且接触面密封，上容腔与下容腔通过容腔隔板的中心孔连通，下容腔通过外接流道与储液箱连通，储液箱中装有电共轭液，电共轭液经外接流道流入并充满容腔，金属圆环嵌装于容腔隔板的通孔中，钢针布置在金属圆环的周围，钢针和金属圆环分别通过导线连接到高压电源，非对称电极在接通高压电源后与电共轭液共同构成电场回路，下容腔的电共轭液流向上容腔的过程中产生液体流动压力，弹性膜发生变形并与阀口接触并压紧，从而控制阀口关闭。本发明的单向阀结构简单，安装方便，适用于控制利用流体驱动的软体机器人。
1.一种微型单向阀，其特征在于：包括多组单向阀装置，每组单向阀装置分别设置在对应的阀口(5)处，每组单向阀装置包括容腔、弹性膜(4)、非对称电场发生装置、外接流道(9)和储液箱(10)，容腔靠近阀口(5)的一端安装有弹性膜(4)，容腔内壁中部设有环形的容腔隔板(2)且容腔内壁与容腔隔板(2)的接触面密封，容腔被容腔隔板(2)分隔成上容腔(3)与下容腔(1)，上容腔(3)与下容腔(1)通过容腔隔板(2)的中心孔连通，下容腔(1)通过外接流道(9)与储液箱(10)连通，储液箱(10)中装有电共轭液(8)，电共轭液(8)经外接流道(9)流入并充满容腔；
非对称电场发生装置主要由高压电源和非对称电极组成，非对称电极包括钢针(7)和金属圆环(6)，金属圆环(6)嵌装于容腔隔板(2)的通孔中，金属圆环(6)布置在钢针(7)的周围，钢针(7)和金属圆环(6)分别作为阳极和阴极通过导线连接到高压电源，非对称电极在接通高压电源后与电共轭液(8)共同构成电场回路，下容腔(1)的电共轭液(8)经金属圆环(6)的中心孔流向上容腔(3)，电共轭液(8)在流动过程中产生液体流动压力，弹性膜(4)在液体流动压力下发生变形并与阀口(5)接触并压紧，从而控制阀口(5)关闭；
调整钢针(7)与金属圆环的间距可改变微型单向阀的工作压力。
2.根据权利要求1所述的一种微型单向阀，其特征在于：所述的储液箱(10)的压力可通过注入压缩空气进行调节，弹性膜(4)的初始形状根据储液箱(10)的压力改变进行调节。
3.根据权利要求1所述的一种微型单向阀，其特征在于：所述的高压电源是外接电源或置于阀体内部的微型电源。
4.根据权利要求1所述的一种微型单向阀，其特征在于：所述的容腔隔板(2)固定在空腔内或者沿容腔内壁轴向移动。
5.根据权利要求1所述的一种微型单向阀，其特征在于：所述的电共轭液(8)替换为其他智能液体。
6.根据权利要求1所述的一种微型单向阀，其特征在于：所述的弹性膜(4)的直径小于或等于腔室直径，弹性膜(4)通过粘贴或夹持工具密封安装在容腔的外端面。
7.根据权利要求1所述的一种微型单向阀，其特征在于：所述的容腔为柔性体或弹性体。
8.根据权利要求1所述的一种微型单向阀，其特征在于：每组单向阀装置的下空腔互相连通且共同连接到储液箱构成并联的多组单向阀装置。
一种微型单向阀
技术领域
[0001] 本发明涉及软体机器人或单向阀领域，具体涉及一种微型单向阀。
背景技术
[0002] 近年来，随着机器人运用领域的继续扩大，医疗保健、灾后搜救和复杂地形勘探等特殊领域对机器人提出了更加严苛的要求。由于传统的刚性机器人很难表现出高度变形能力和对非结构化环境的适应能力，各种仿生软体机器人便应运而生。软体机器人较少甚至完全不使用传统刚性材料，而大多采用流体、凝胶、形状记忆合金等。其中，流体是一种常用的驱动介质。
[0003] 在流体驱动领域中，往往需要用到各种各样的阀件。随着软体机器人逐渐朝向全柔性和微型化的方向发展，传统刚性阀件由于结构复杂和安装不便，已不能满足现实的需要。因此，开发新型的低刚度的微型阀件成为当务之急。
发明内容
[0004] 为了满足现实中流体驱动软体机器人的需要，本发明提供了一种微型单向阀。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] 本发明包括多组单向阀装置，每组单向阀装置分别设置在对应的阀口处，每组单向阀装置包括容腔、弹性膜、非对称电场发生装置、外接流道和储液箱，容腔靠近阀口的一端安装有弹性膜，容腔内壁中部设有环形的容腔隔板且容腔内壁与容腔隔板的接触面密封，容腔被容腔隔板分隔成上容腔与下容腔，上容腔与下容腔通过容腔隔板的中心孔连通，下容腔通过外接流道与储液箱连通，储液箱中装有电共轭液，电共轭液经外接流道流入并充满容腔。
[0007] 非对称电场发生装置主要由高压电源和非对称电极组成，非对称电极包括钢针和金属圆环，金属圆环嵌装于容腔隔板的通孔中，钢针布置在金属圆环的周围，钢针和金属圆环分别作为阳极和阴极通过导线连接到高压电源，非对称电极在接通高压电源后与电共轭液共同构成电场回路，下容腔的电共轭液经金属圆环的中心孔流向上容腔，电共轭液在流动过程中产生液体流动压力，弹性膜在液体流动压力下发生变形并与阀口接触并压紧，从而控制阀口关闭。
[0008] 储液箱的压力可通过注入压缩空气进行调节，弹性膜的初始形状根据储液箱的压力改变进行调节。
[0009] 优选的，高压电源是外接电源或置于阀体内部的微型电源。
[0010] 优选的，容腔隔板固定在空腔内或者沿容腔内壁轴向移动。
[0011] 优选的，电共轭液替换为其他智能液体。
[0012] 优选的，调整钢针与金属圆环的间距可改变微型单向阀的工作压力。
[0013] 优选的，弹性膜的直径小于或等于腔室直径，弹性膜通过粘贴或夹持工具密封安装在容腔的外端面。
[0014] 优选的，容腔为柔性体或弹性体。
[0015] 优选的，每组单向阀装置的下空腔互相连通且共同连接到储液箱构成并联的多组单向阀装置。
[0016] 本发明的有益效果如下：
[0017] 1)本发明单向阀整体刚度降低，适用于控制利用流体驱动的软体机器人。
[0018] 2)本发明结构简单，安装方便，适用工作环境广泛。
附图说明
[0019] 图1为一组微型单向阀结构示意图；
[0020] 图2为本发明电共轭液流动原理图；
[0021] 图3为多组微型单向阀并联示意图。
[0022] 图1中：1为下容腔，2为容腔隔板，3为上容腔，4为弹性膜，5为阀口，6为金属圆环，7为钢针，8为电共轭液，9为外接流道，10为储液箱。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。附图中所描述的实施例仅是本发明的一种实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获取的其他所有实施例，都属于本发明保护范围。
[0024] 如图1、图2所示，每组单向阀装置包括容纳液体介质并维持液体流动产生的压差的容腔、受压变形控制阀口启闭的弹性膜4、非对称电场发生装置、外接流道9和储液箱10，容腔靠近阀口5的一端安装有弹性膜4，容腔内壁中部设有环形的容腔隔板2且容腔内壁与容腔隔板2的接触面密封，容腔被容腔隔板2分隔成上容腔3与下容腔1，上容腔3与下容腔1通过容腔隔板2的中心孔连通，并且两容腔均有足够强度承受因液体压力，下容腔1通过外接流道9与储液箱10连通，储液箱10中装有电共轭液8，电共轭液8经外接流道9流入并充满容腔。
[0025] 非对称电场发生装置主要由高压电源和非对称电极组成，非对称电极包括钢针7和金属圆环6，金属圆环6嵌装于容腔隔板2的通孔中，钢针7布置在金属圆环6的周围，钢针7和金属圆环6分别作为阳极和阴极通过导线连接到高压电源，非对称电极在接通高压电源后与电共轭液8共同构成电场回路，下容腔1的电共轭液8经金属圆环6的中心孔流向上容腔3，电共轭液8在流动过程中产生液体流动压力，弹性膜4在液体流动压力下发生变形并与阀口5接触并压紧，从而控制阀口5关闭。
[0026] 如图3所示，本发明包括多组单向阀装置，每组单向阀装置分别设置在对应的阀口5处，每组单向阀装置的下空腔互相连通且共同连接到储液箱构成并联的多组单向阀装置。
[0027] 具体实施中，储液箱10的压力可通过注入压缩空气进行调节，弹性膜4的初始形状根据储液箱10的压力改变进行调节。
[0028] 具体实施中，高压电源是外接电源或置于阀体内部的微型电源。
[0029] 具体实施中，在确保密封的前提下，容腔隔板2固定在空腔内或者沿容腔内壁轴向移动。
[0030] 具体实施中，电共轭液8替换为其他智能液体。
[0031] 具体实施中，调整钢针7与金属圆环的间距可改变微型单向阀的工作压力。
[0032] 具体实施中，弹性膜4的直径小于或等于腔室直径，弹性膜4通过粘贴或夹持工具密封安装在容腔的外端面。
[0033] 具体实施中，容腔为柔性体或弹性体。
[0034] 本发明的工作过程如下：
[0035] 接通高压电源并在非均匀电场的作用下，由于隔板与容腔壁是密封的，下容腔1的电共轭液8只能通过金属圆环6流向上容腔3，液体流动导致上容腔压力升高，随后，弹性膜4变形突起，封闭阀口5。其中，下腔室1通过外接流道9与电共轭液储存箱10接通。此时，容腔外的液体由于弹性膜4封闭阀口5的关系，无法进入阀口5，但阀口5内的液体可以在液压大于容腔内液压的情况下流入到容腔周围，从而形成单向流动。
[0036] 电源切断时，在弹性膜挤压作用下，上容腔3内的液体经金属圆环的中心孔流回下容腔1，并经外接流道9流回储存箱10。
[0037] 如图1所示，平铺的弹性膜与阀口距离为d，该距离决定了弹性膜封闭阀口所需的最小变形量。弹性膜的变形量直接反映上腔室内的压强。具体实施中，弹性膜也可以是其他在压力作用下容易发生变形的材料，不管是通过轴向变形还是通过径向变形，只要能够有效密封阀口即可。
[0038] 弹性膜封闭阀口的最小变形量取决于弹性膜与阀口距离d，其对应的最小压力为Pm。
[0039] 上容腔3的压力P3取决于储液箱压力P10和电共轭液流动产生的压力Pe，即P3＝P10+Pe。
[0040] 由此可得，该微型单向阀的工作压力为Pw＝P10+Pe-Pm。
[0041] 该工作压力可以通过多种方式进行调节：
[0042] (1)调节P10。由于储液箱是可加压的密封箱，可以通过注入压缩空气调节储液箱压力。储液箱压力决定了弹性膜的初始形状。
[0043] (2)调节Pe。在电共轭液选型和两电极结构参数确定的前提下，可通过调节电源电压U和两电极间距l来改变工作压力。其中两电极间距可通过改变钢钉或金属圆环的位置来调节。
[0044] (3)调节Pm。在确定弹性膜的选型的前提下，可以通过改变弹性膜与阀口距离d来调节。
[0045] 以上所述内容，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的说明。以上内容仅为本发明的具体实施方式，不限于本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
