Искусственная мышца

Искусственная мышца

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ИСКУССТВЕННАЯ МЬШЩА, содержащая основание, силовую установку и исполнительный орган, о т личающаяся тем, что, с целью уменьшения энергозатрат, силовая установка выполнена в виде пакета катушек, установленных с одинаковым шагом на общем магнитопроводе, с возможностью их осевого смещения одна относительно другой, причем между смежными катушками образованы полости, герметически замкнутые эластичными кожухами, заполненные жидкостью и соединенные гибкими шлангами с соответствующими гидроцилиндрами исполнительного органа, который выполнен в виде набора изолированных гидроцилиндров, установленных в основании, штоки которых сопряжены с общим ползуном, установленным на основании с возможностью прямолинейного перемещения, 2.Мьш1ца по п. 1,отличающ а я с я тем, что, с целью повьшгения точности позиционирования смещения , ползун исполнительного органа имеет упор и клин, а на основании установлен с возможность перемещения подвижный упор с подпружиненным храповиком, взаимодействующим с клином , при этом храповик .сэязан с якорем введенного электромагнита, закрепленного на подвижном .упоре. 3.Мьшца попп. 1 и2, отлиё чающаяся тем, что, с цепью обеспечения регулировки величины смещения ползуйа, наружная поверхность основания снабжена резьбой, на которой установлена регулировочная с гайка подвижного упора, а на обоих концах магнитопровода силовой установки также установлены гайки, взаимодействующие через втулки с соответсо со ствукяцими катушками, причем « каждом эластичном кожухе выполнено сливное Од отверстие, закрытое пробкой.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 199607 сЮ4В2J100А6Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

OllHCAHHE ИЗОБРКтсНиЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3736804/25-08 (22) 07.05.84 (46) 23.12.85,Бюл. к 47 (72) Г.А.Коноплянко, М.Е.Овчарук, И.А.Данильченко и Ю.К.Лушников (53) 62.229.72(088.8) (56) Люсьен Жерарден. Бионика. М.:

Мир. 1971, с. 222-227., (54)(57) 1. ИСКУССТВЕННАЯ МЫШЦА, содержащая основание, силовую установку и исполнительный орган, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения энергозатрат, силовая установка выполнена в виде пакета катушек, установленных с одинаковым шагом на общем магнитопроводе, с возможностью их осевого смещения одна относительно другой, причем между смежными катушками образованы полости, герметически замкнутые эластичными кожухами, заполненные жидкостью и соединенные гибкими шлангами с соответствующими гидроцилиндрами исполнительного органа, который выполнен в виде набора изолированных гидроцилиндров, установленных в основании, штоки которых сопряжены с общим ползуном, установленным на основании с возможностью прямолинейного перемещения.

2. Мьппца по п. 1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения точности позиционирования смещения, ползун исполнительного органа имеет упор и клин, а на основании установлен с воэможностью перемещения подвижный упор с подпружиненным храповиком, взаимодействующим с клином, при этом храповик .связан с якорем введенного электромагнита, закрепленного на подвижном .упоре.

3. Мышца по пп. 1 и 2, о т л и— ч а ю щ а я с.я тем, что, с целью обеспечения регулировки величины смещения ползунка, наружная поверхность основания снабжена резьбой, на которой установлена регулировочная гайка подвижного упора, а на обоих концах магнитопровода силовой установки также установлены гайки, взаимодействующие через втулки с соответствующими катушками,причем в каждом эластичном кожухе выполнено. сливное отверстие, закрытое пробкой.

1 1

Изобретение относится к роботостроению и может быть использовано в манипуляторах как промышленных роботов, так и автономных исполнительных устройств, а также в атономных автоматических транспортных ша1гающих аппаратах.

Целью изобретения является уменьшение энергозатрат, следствием которого возможно выполнение искусственной мышцы в автономном варианте, повышение точности позиционирования смещения и обеспечение регулировки величины смещения путем выполнения искусственной мышцы в универсальном. модульном варианте с регулировкой величин смещений в исполнительном органе в широком диапазоне регулировки.

На фиг. 1 изображена общая структурная схема искусственной мышцы, состоящей из силовой установки (внизу) .и исполнительного органа (вверху); на фиг. 2 — фрагмент конструктивного выполнения силовой установки, продольный разрез; на фиг. 3— исполнительный . орган, продольный разрез. (условно показан разрез только одного из многочисленных продольных гидроцилиндров); на фиг. 4— разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5— разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 6— один иэ возможных вариантов органиэации робототехнической системы с использованием в качестве привода предлагаемой искусственной мьппцы— конструктивный модуль системы. ,Искусственная мышца включает в себя две составляющие: силовую установку и исполнительный орган.

Силовая установка (фиг. 1 и 2) содержит магнитопровод 1, выполненный из низкоуглеродистой электротехнической стали или из железоникелевого сплава с высокой магнитной проницаемостью, на котором подвижно вдоль его осевой линии установлены несколько десятков катушек 2 (лучше выполнить нечетное число катушек, причем одну центральную катушку установить неподвижно на магнитопроводе, а все остальные — подвижно) в своих каркасах 3. Между каждыми двумя смежными катушками 2 установлены слабые пружины 4, служащие для удержания катушек 2 на одинаковом расстоянии одна от другой в невключенном состоянии. Между смежными катушками 2 образованы полости 5

199607 2

З0 нитопровод 1 может быть выполнен

1 замкнутым по периферии катушек 2 с

5

55 посредством эластичных кожухов 6, герметично закрепленных на образую- щих этих смежных катушек. Полости

5 заполнены, например, жидкостью.

Каждая полость 5 посредством своего гибкого шланга 7 сообщается с напорной полостью своего гидроцилиндра на исполнительном органе. Каждый кожух 6 имеет сливное отверстие, закрытое пробкой 8. Катушки 2 электрически последовательно соединены гибкими проводами 9, а выводы крайних катушек подключены к устройству управления подачей импульсов тока (не показано). В каждом каркасе 3 в месте скользящего сопряжения с общим магнитопроводом 1 запрессована износоустойчивая втулка 10, выполненная из диэлектрика или .из незамкнутого электропроводящего материала (стали) во избежание появления эффекта трансформатора с короткозамкнутым витком — втулкой с разогреванием этой втулки 10 вихревыми токами.

По этой же причине магнитопровод 1 выполнен слоеным из продольных пластин электротехнической стали или спрессован из продольных проводов электротехнической стали. Marцелью концентрации магнитного потока. Крайние катушки 2 пакета сопря жены с гладкими втулками 11, установ.ленными с возможностью смещения вдоль магнитопровода 1, положение которых регулируется гайками 12, навинченными на концах магнитопровода 1.

, Исполнительный орган (фиг. 1-5) содержит основание 13 (с фланцем для крепления к .робототехнической системе), в котором выполнены несколько десятков продольных отверстий 14 (по числу полостей между катушками одной или нескольких силовых установок), к каждому иэ которых подведен гибкий шланг 7 от своей полости, 5 и зафиксирован крышками 15. В каждом отверстии 14 установлен поршень со штоком 16, образующий гидроцилиндр. Свободные концы штоков 16 сопряжены с ползуном 17, имеющим две направляющие 18, установленные подвижно в продольных пазах основания

13. На конце одной из направляющих

18 выполнен упор 19, а на конце второй — клин 20. Также в продольных пазах основания 13 своими выступами

1199607

21 подвижно в продольном направлении (без возможности поворота) установлен подвижный упор 22, зафиксированный через разрезную крышку 23 на регулировочную гайку 24 винтами

25. Гайка 24 навинчена на резьбе .по образующей поверхности основания

13. На упоре 22 установлен поворотный храповик 26 с возможностью взаимодействия с .клином 20 и связанный с якорем электромагнита 27, закрепленным на упоре 22. Собственной пружиной электромагнита 27 храповик 26 подпружинен к клину 20. Подвижный ползун 17 имеет ушко 28 для состыковки со своим подвижным элементом робототехнической системы.

В одном из возможных вариантов органиэации робототехнической системы (фиг. 6) использованы два модуля — искусственные мьппцы, работающие как и,мышцы живой природы с односторонне направленным усилием — в данном случае только на выталкивание ползуна 17. Поэтому для получения двухстороннего силового движения ске летного элемента 29 робототехнической системы, как и s живой природе, необходимы две односторонние силовые искусственные мьппцы, расположенные с разных сторон скелетного элемента, ползуны 17 которых, например, связаны с коромыслом скелетного. элемента 29 посредством тяг 30.

1О

Искусственная мышца работает следующим образом.

При пропускании импульса тока по последовательно. включенным катушкам

15 2 они смещаются к средней части пакета катушек, вследствие чего жидкость, находящаяся s полостях 5, выдавливается через гибкие шланги

7 в свои напорные полости гидроци2О линдров исполнительного органа.

lIJToKH 16 гидроцилиндров воздействуют на полэун 17, смещают его до упора 19 в выступ 21 упора 22. Храповик

26 на клине 20 фиксирует выдвинутое

2s положение ползуна 17.

1199607

2299607 б

7.

1199607

Составитель А.Позняк

Редактор А.Ворович Техред О.Неце Корректор Е.Рошко

Заказ 7774/20 Тираж 1049 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Укгород, ул. Проектная, 4