МЕХАНИЧЕСКАЯ МЫШЦА Российский патент 1999 года по МПК F15B15/00 

Изобретение относится к управляемым приводам и предназначено для использования при необходимости сообщения движения механическим объектам с изменяющимися массогабаритными параметрами, в частности, в промышленных роботах, манипуляторах, станках и других объектах, к которым предъявляются высокие требования к динамике работы.

Известна механическая мышца, содержащая заполненную энергоносителем эластичную оболочку, выполненную с армированием. EP 0146261 A1/KUKOLI MIRKO 26.06.85/.

Недостатком данного устройства является отсутствие поперечного армирования в виде гибких нератяжимых нитей.

Наиболее близкой к предложенной является механическая мышца, содержащая заполненную энергоносителем эластичную оболочку, выполненную с армированием в поперечном направлении, параллельно ориентированными в этом направлении элементами. SU 1622659 A1/ ВНИИМЕТИЗНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ/ 23.01.91.

Недостатком данного устройства является отсутствие армирования в продольном и поперечном направлениях в виде гибких нерастяжимых нитей.

Задачей изобретения является обеспечение предсказуемости деформации оболочки в любом направлении.

Поставленная задача решается тем, что в механической мышце, содержащей заполненную энергоносителем эластичную оболочку, выполненную с армированием в поперечном направлении, параллельно ориентированным в этом направлении. При этом оболочка выполнена также с армированием в продольном направлении, а армирование в поперечном и продольном направлениях выполнено в виде гибких нерастяжимых нитей.

Решению поставленной задачи способствует также частные существенные признаки данного технического решения.

Армирование оболочки в продольном направлении выполнено с шагом, выбранным из условия обеспечения поперечного деформирования оболочки без потери герметичности.

Армирование оболочки в поперечном направлении выполнено с шагом, выбранным из условия обеспечения максимального укорочения оболочки при одновременном снижении поперечного размера и расхода энергоносителя, а также повышении быстродействия.

На фиг. 1 представлен общий вид предложенной механической мышцы, а на фиг. 2 показано ее рабочее положение.

Основу механической мышцы составляет цилиндрическая эластичная оболочка 1, заполненная энергоносителем /сжатыми жидкостью или газом/ 2. В оболочке 1 имеются нити продольного 3 и поперечного 4 армирования. На торцах оболочки 1 установлены присоединительные элементы 5, один из которых выполнен с возможностью подвода энергоносителя 2 во внутреннюю полость оболочки.

Механическая мышца работает следующим образом.

При увеличении внутренней энергии энергоносителя 2 любым известным способом /за счет нагрева, химической реакции, увеличения количества и т.д./ эластичная оболочка начинает деформироваться. Возникающие усилия воспринимаются нитями продольного 3 и поперечного 4 армирования, что предопределяет управляемое деформирование оболочки 1 с образованием гофр /фиг. 2/. Образование гофр по длине механической мышцы обуславливает ее линейное укорочение /сокращение/.

Таким образом, настоящее предложение позволяет реализовать пространственно гибкий линейный двигатель без трущихся подвижных элементов. Его рабочий процесс описывается выражением:

где F - сила натяжения механической мышцы, Н;
P - давление энергоносителя, Па;
R_o - радиуса поперечной армировки, м;
Ne - число элементов в мышце;
L - длина мышцы в свободном состоянии;
α - - угол гофра, рад.

Например: для P = 0,5 Па, Ne = 10, R₀ = 0,02 м, L = 0,6 м, α = 0,523599 рад, сила натяжения F составляет около 4200Н при сокращении мышцы на 0,08 м.

Мышца предназначена для использования в промышленных роботах, манипуляторах, станках. Она содержит цилиндрическую эластичную оболочку, заполненную энергоносителем, например жидкостью. Оболочка армирована гибкими нерастяжимыми нитями в продольном направлении и в поперечном. Армирование в продольном направлении выполнено с шагом, обеспечивающим поперечное деформирование оболочки без потери герметичности. Для армирования в поперечном направлении предусмотрен шаг, позволяющий получить максимальное укорочение мышцы. На торцах оболочки установлены присоединительные элементы, один из которых выполнен с возможностью подвода энергоносителя во внутреннюю полость оболочки. Технический результат -повышение надежности. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Механическая мышца, содержащая заполненную энергоносителем эластичную оболочку, выполненную с армированием в поперечном направлении, параллельно ориентированным в этом направлении, отличающаяся тем, что оболочка выполнена также с армированием в продольном направлении, а армирование в поперечном и продольном направлениях выполнено в виде гибких нерастяжимых нитей. 2. Механическая мышца по п.1, отличающаяся тем, что армирование оболочки в продольном направлении выполнено с шагом, выбранным из условия обеспечения поперечного деформирования оболочки без потери герметичности. 3. Механическая мышца по п.1, отличающаяся тем, что армирование оболочки в поперечном направлении выполнено с шагом, выбранным из условия обеспечения максимального укорочения оболочки при одновременном снижении поперечного размера и расхода энергоносителя, а также повышении быстродействия.