СХВАТ МАНИПУЛЯТОРА Российский патент 2000 года по МПК B25J15/00 

Заявленное изобретение относится к робототехнике и касается исполнительного органа робота и манипулятора, который может использоваться как в машиностроении, так и медицине при конструировании электромеханических протезов, в частности протезов руки человека.

Известен схват манипулятора, содержащий сильфон, связанный с эластичным баллоном, стенка которого заполнена электрореологической суспензией, повышающей жесткость захвата при увеличении ее вязкости в поле электректных выступов дополнительной оболочки. Устройство также снабжено силовым цилиндром и электромагнитной системой управления (Авт.св. СССР N 1805032, кл. B 25 J 15/00, 30.03.93).

Недостатком известного устройства является его конструктивная сложность, обусловившая недостаточное быстродействие.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является схват манипулятора, известный из авт.св. СССР N 988550, кл. B 25 J 15/00, 25.01.83.

Известное устройство содержит сильфон, полость которого связана с источником давления рабочего тела в виде сжатого воздуха или жидкости, и фиксирующую камеру из эластичного материала, заполненную электрореологической суспензией. Одна из стенок сильфона выполнена гладкой и является общей с фиксирующей камерой, что упрощает конструкцию.

Однако отсутствие в сильфоне прокачки рабочего тела, а также регулирование подачи рабочего тела посредством механического клапана снижает уровень управляемости и быстройдействие устройства.

Задачей изобретения является преодоление указанных недостатков, то есть обеспечение при простоте конструктивного выполнения, повышенной надежности работы, быстродействия и высокого уровня управляемости с помощью компьютерной техники.

Технический результат достигается за счет того, что в схвате манипулятора, содержащем размещенный на гибком основании сильфон, полость которого посредством трубопровода связана с источником давления, электроды, цепь питания которых соединена с источником тока, и электрореологическую жидкость для обеспечения жесткости схвата при ее загустении, согласно изобретению полость сильфона заполнена электрореологической жидкостью, являющейся рабочим телом сильфона, а трубопровод на отводящих участках снабжен связанным с электродами электрореологическими затворами и образует с полостью сильфона замкнутый контур для прокачки электрореологической жидкости через сильфон при включении насоса.

Величина напряженности электрического поля для создания необходимой степени загустения жидкости в затворах составляет 10 - 20 В/мм, при этом используют электрореологическую жидкость, время изменения вязкости которой при подаче напряжения составляет 10^-2-10^-4 с.

Из уровня техники не обнаружено решений, обладающих признаками, сходными с совокупностью признаков, характеризующих заявленное изобретение, вследствие чего создается вывод о его соответствии условию изобретательского уровня.

Изобретение поясняется чертежом.

Схват манипулятора состоит из сильфона 1, наложенного на гибкое пружинящее основание 2, на концах которого имеются зажимные губки 3 для захвата и удержания предмета 4.

Полость сильфона заполнена электрореологической жидкостью, являющейся рабочим телом сильфона, и посредством трубопровода связана с источником давления в виде гидравлического насоса 5.

Трубопровод на отводящих участках выполнен в виде гибких трубок 6, 7 и снабжен электрореологическими затворами 8, 9 и коллектором 10. Электрореологические затворы 8, 9 имеют в своем составе электроды 11, 12, цепь питания которых соединена с источником тока. Электроды 11, 12 помещены в электрореологическую жидкость так, что при подаче напряжения вязкость электрореологической жидкости увеличивается на участках затворов.

Трубопровод образует с полостью 13 сильфона замкнутый контур, за счет чего при работе гидравлического насоса и создании в системе давления жидкость прокачивается по замкнутому контуру: насос 5, сильфон 1, гибкие трубки 6, 7, электрореологические затворы 8, 9, коллектор 10.

При подаче управляющего напряжения на электроды 11, 12 вязкость электрореологической жидкости увеличивается в зоне действия приложенного напряжения, затворы 8, 9 оказывают сопротивление протекающей через них жидкости, что приводит к расширению сильфона 1, деформации основания 2, движению навстречу друг к другу губок 3 и сжатию ими предмета 4.

Сила сжатия зависит от давления, создаваемого насосом 5, а также от величины сопротивления, оказываемого току жидкости затворами 8, 9, то есть от приложенного к управляющим электродам напряжения. Величину напряженности электрического поля для создания необходимой степени загустения жидкости в затворах 8, 9 выбирают в пределах 10 - 20 В/мм.

Последнее обстоятельство позволяет прецезионно изменять степень воздействия схвата на предмет (усилие обжатия).

Время изменения вязкости электрореологической жидкости при подаче напряжения составляет 10^-2-10^-4 с, что позволяет оперировать предложенным схватом с большим быстродействием и использовать при проектировании возможности микропроцессорной техники.

Схват манипулятора для повышения надежности в работе содержит полость, заполненную электрореологической жидкостью, являющейся рабочим телом сильфона, а трубопровод на отводящих участках снабжен связанными с электродами электрореологическими затворами. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Схват манипулятора, содержащий размещенный на гибком основании сильфон, полость которого посредством трубопровода связана с источником давления, электроды, цепь питания которых соединена с источником тока, и электрореологическую жидкость для обеспечения жесткости схвата при ее загустении, отличающийся тем, что полость сильфона заполнена электрореологической жидкостью, являющейся рабочим телом сильфона, а трубопровод на отводящих участках снабжен связанными с электродами электрореологическими затворами и образует с полостью сильфона замкнутый контур для прокачки электрореологической жидкости через сильфон при включении насоса. 2. Схват по п.1, отличающийся тем, что величина напряженности электрического поля для создания необходимой степени загустения электрореологической жидкости в затворах составляет 10 - 20 В/мм. 3. Схват по п.1, отличающийся тем, что используют электрореологическую жидкость, время изменения вязкости которой при подаче напряжения составляет 10^-2 - 10^-4 с.