МОДУЛЬ МАНИПУЛЯТОРА Российский патент 1994 года по МПК B25J9/08 

Изобретение относится к робототехнике, а также может быть использовано в медицинской технике при протезировании.

Известен модуль робота [1], содержащий оболочку и герметичную камеру, внутри которой расположен микропористый абсорбент, нагреватель и рабочее тело. При подаче питания на нагреватель повышается температура абсорбента, из которого выделяется дополнительное количество абсорбата во внутренний объем камеры. Увеличение объема камеры приводит к ее линейному сокращению.

Основным недостатком известного модуля является большое время удлинения, что определяется медленным охлаждением абсорбента и абсорбцией рабочего тела.

Наиболее близким к предлагаемому является модуль робота [2], содержащий заполненную абсорбатом оболочку и твердое ядро, содержащее нагреватель, охлаждающий элемент Пельтье и микропористый абсорбент. Принцип действия аналогичен. Элемент Пельтье и микропористый элемент позволяет ускорить охлаждение абсорбента и удлинение оболочки.

Дальнейшее увеличение быстродействия данного модуля ограничивается свойствами элемента Пельтье, а также невозможностью быстрого нагрева абсорбента до высоких температур из-за возможных прожогов эластичной оболочки.

Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия модуля.

Это достигается тем, что в модуле робота, выполненном в виде камеры, эластичной преимущественно в поперечном направлении и соединенной по краям тягами с рабочими органами, полость камеры соединена через распределитель рабочего тела с аккумулятором давления, содержащим рабочее тело и микропористый сорбент, внутри которого помещены нагревательный и охлаждающий элементы, причем корпус аккумулятора и соединительные трубки выполнены из нерастяжимого теплостойкого материала, камера содержит наполнитель из материала с низкой теплопроводностью, а аккумулятор давления состоит из нескольких однотипных секций.

Вынесение сорбента с нагревателем и охладителем из эластичной оболочки в специальный аккумулятор позволяет интенсифицировать процессы выделения и поглощения абсорбата, увеличивая при этом быстродействие модуля и предохраняя эластичную камеру от перегрева. Наполнитель, находящийся в камере, позволяет уменьшить объем абсорбата, необходимый для сокращения мышцы. Наличие нескольких секций в аккумуляторе позволяет повысить надежность работы и гибкость в управлении модулем.

Предложенный модуль манипулятора удовлетворяет критерию "существенные отличия", так как полость камеры соединена через распределитель рабочего тела с аккумулятором давления, содержащим рабочее тело и микропористый сорбент, внутри которого помещены нагревательный и охлаждающий элементы, причем корпус аккумулятора и соединительные трубки выполнены из нерастяжимого теплостойкого материала, камера содержит наполнитель из материала с низкой теплопроводностью, а также аккумулятор давления, состоящий из нескольких однотипных секций.

На чертеже показан общий вид модуля манипулятора.

Основными частями модуля являются аккумулятор 1 давления рабочего тела, который может состоять из двух или более секций, и камера 2, эластичная преимущественно в поперечном направлении. Они соединены трубкой 3 через распределитель 4 рабочего тела. Аккумулятор 1 заполнен микропористым сорбентом 5, внутри которого помещены нагревающий 6 и охлаждающий 7 элементы. Один край 8 камеры 2, содержащий наполнитель 9, закреплен на основании 10, другой край 11 - гибкой тягой 12 связан с приводимым в движение рабочим органом 13.

Для подвода энергии к нагревающему 6 и охлаждающему 7 элементам аккумулятора 1 предназначены каналы 14, обеспечивающие передачу энергии от источника 15 через управляющее устройство 16.

Функционирование модуля происходит следующим образом.

При подаче питания на нагревающий элемент 6 повышается температура микропористого сорбента 5, что приводит к выделению абсорбата, например фреона, во внутренний объем аккумулятора 1. Отсюда он по соединительной трубке 3 через распределитель 4 поступает в камеру 2, заставляя ее расширяться в поперечном направлении и сокращаться в продольном. При этом край 11 камеры смещается влево, сообщая через тягу 12 перемещение рабочему органу 13. Для приведения камеры 2 в исходное состояние энергия подается на охлаждающий элемент 7, который снижает температуру сорбента 5. При этом происходят абсорбция рабочего тела и снижение давления в аккумуляторе 1 и камере 2, после чего эластичная оболочка камеры возвращается в исходное состояние.

Использование: в робототехнике, а также медицинской технике при протезировании. В модуле манипулятора, принцип действия которого основан на поглощении и выделении газообразного адсорбента, например фреона микропористым сорбентом 5, с целью повышения надежности и быстродействия последний вынесен из рабочей эластичной камеры 2 в отдельный аккумулятор 1 давления рабочего тела. Аккумулятор 1 связан с камерой 2 через распределитель 4 рабочего тела посредством трубки 3. Нагрев и охлаждение сорбента 5 производятся при помощи элементов 6, 7, питание которых осуществляется от источника 15 через управляющее устройство 16. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. МОДУЛЬ МАНИПУЛЯТОРА, содержащий эластичную камеру с рабочим телом и наполнителем, герметично связанную с рабочим органом, а также нагревательный и охлаждающий элементы, связанные с источниками энергопитания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, он снабжен распределителем рабочего тела, герметично посредством первой соединительной трубки связанного с камерой, и аккумулятором давления рабочего тела, выполненным в виде корпуса, герметично посредством второй соединительной трубки связанного с распределителем, при этом корпус и соединительные трубки выполнены из нерастяжимого теплостойкого материала, нагревательный и охлаждающий элементы расположены в камере, которая заполнена рабочим телом и микропористым сорбентом. 2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что наполнитель эластичной камеры выполнен из материала с низкой теплопроводностью. 3. Модуль по п.1, отличающийся тем, что аккумулятор давления состоит из нескольких однотипных секций.