Рука микроманипулятора Советский патент 1982 года по МПК B25J1/02 B25J3/00 

Изобретение относится к области робототехники. Известна рука манипулятора, содержащая последовательно соединенные при помощи шарниров промежуточные звенья, йриводы, захват и систему управления Недостатком известного манипуляторе является низкая надежность и малая зова обслуживания.: Целью изобретения является усграве ние указанного недостапса, а именно повьшание надежности и расширение зоны : обслуживания,: Цель достигается тем, что каждый шар iHHp руки микромаш пулятора выполнен 6 виде сферы из пьезоэлектрического К1ате риала с нанесенными на ее поверхности секторными электродами и охватывакяое то ее сферического элемента, а система управления выполнена в виде источника постоянного напряжения, фааосдвигаюш системы и источника высокочастотного напряжения, причем секторные электрО{Ш| подсоединены к системе управления. Кроме того, секторные электроды выполнены в виде равнобедренных сферических шестигранников. На фиг, 1 схематически изображена рука микроманипулятора; на фиг. 2 Шарнир в разрезе; на фиг. 3 - рука мик ромавипулят(фа, Ю1Д сверху с накесенны. MB на ее поверхность секторными электродами в виде равнобедренных шестигран виксЖэ подключенными к системе управления; на фиг. 4, 5, 6 - форма выпуклости 11ьезоэлектрнческой сферы при определенном питаюшем напряжении ее элекгро. дов. ; Рука мнкроманипулятора состоит из основания 11 к которому прикреплено промежуточное звено 2, соединенное с пьезоэлектрнческой сферой 3 шарнира, на по.верхностъ которой нанесены секторные ; электроды 4-10 и электрически подкяюi ченЕОле к системе управления 11, содерI жашей в себе нсточник постоянного напря397жения 12 и фазосдвигающую схему 13, соединенную с источником высокочастотного напряжения 14. Пьезоэлектрическая сфера 3 охвачена сферическим элементом 15 шарнира, прикрепленным к следующему промежуточному звену 16 руки микроманипулятора. К конечному промежуточ ному звену руки микроманипулятора крепится захват 17. Число шарниров задает ся конструкцией микроманипулятора. Все секторные электроды шарниров подключены к общей системе управления 11. Секторные электроды 4-10 сферы 3 покрыты износостойким материалом (на чертеже н показан). Рука микроманипулятора работает следующим образом. Пусть необходимо переместить предмет из одной точки в другую в простран стве. Для получения заданного положения руки микроманипулятора, должен сработать тот или иной шарнир, или группа шарниров в заданном направлении и последовательности. Для того, чтобы получить верчение шарнира вокруг оси .Х-Х, на электроды 5 и 8iпьезоэлектрической сферы 3 от источника постоянного напряжения 12 системы упра ления 11 подается постоянное положительное напряжение и сфера 3 приобретает вид эллипсоида вращения (фиг. 4), то есть контакт со сферическим элементом 15 происходит в двух точках и образуется ось враще1П1Я. Одновременно на остальные электроды 6 и 7, 1О, 4 и 9 сфер7э1 3 подается высокочастотное напряжение со сдвигом фаз от источника высокочастотного напряжения 14 через фазосдвигающую схему 13 системы управления 11 и образуечч я высокочастотная бегущая волна фрикционного взаимодействия упомянутых электродов б и 7, 10, 4 и 9 сферы 3 со сферическим элементом 15, вследствие чего . сферический элемент 15 поворачивается вокруг создавшейся оси вращения. Повороты сферического элемента 15 вокруг, осей и Z-Z (фиг. 5 и 6) аналогич ны описанному (вокруг оси Х-Х ), а для создания центров вращения используются соответствующие противоположные эле троды сферы 3, например 6-9, . В неподвижном положении сфера 3 щарнира фиксируется из за создавшегося трения между ней и сферическим элементом 15, а в случае необходимости обеспечения надежной фиксации руки микроманипулятора в заданном положении на все 4 электроды всех сфер 3 шарниров подается положительное постоянное напряжение, из-за чего сферы 3 увеличиваются в своих габаритах и надежно фиксируется в сферических элементах 15. В результате Описанного рука микроманипулятора принимает необходимое положение. Послезахватывания предмета система управления 11 рукой микроманипулятора подает соот- ветствующие постоянное и высокочастотное напряжения на заданные электроды за- данных пьезоэлектрических сфер 3 шарниров руки микроманипулятора и исполнитвль|ный орган микроманипулятора принимает новое положение, перемещая предмет в другую точку. Подача постоянного положительного напряжения на электроды сферы 3 для создания центров вращения с одновременной подачей высокочастотного напряжения со сдвигом фаз на другие электроды позволяет уменьшить отрицательное влияние координат друг на друга при повороте звеньев руки микроманипулятора и расширить зону обслуживания, то есть рука микроманипулятора обладает увеличенной гибкостью. Нанесение электродов на поверхность сферы 3 в виде равнобедренных шестигранников позволяет полностью использовать всю рабочую поверхность сферы 3 при меньших затратах энер-. гин. Отсутствие В руке микроманипулятора каких-либо тяг, гидро- или пневмосистемы уменьшает габариты руки микромани- пулятора, повышает надежность ее работы. Формула изобретения 1. Рука микроманипулятора, содержащая последовательно соединенные при помощи шарниров промежуточные звенья, приводы, захват и систему управления, о г л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности позиционирования и расширения зоны обслуживания, каждый шарнир выполнен в виде сферы из пьезоэлектрического материала с нанесенными на поверхности этой сферы секторными электродами и охватывающего ее сферического элемента, а система управ- ления вьшолнёна в виде источника постоянного напряжения, фазосдвигающей системы и источника высокочастотного напряжения, причем секторные электроды подсоединены к системе управления.

2. Рука микроманипулятора по п. 1, отличающаяся тем, что секторные электроды 1я толнены в виде равнобедренных сферических шестигранников.

15

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 697315,кп. В 25 Т З/ОО, 1978.

Фи2.г

-10 -8

7Л

иг.1