Искусственная мышца

(9) ) ОСУДАРСТВЕННЬО ИЗОБРЕТЕНИРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТИОТКРЫТИЯМ Я ВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВ бюро автомаго обьединекжигито,Хощь ОТНОСИТСЯ ОЛЬЗОВдНО их звеньев НОСТЬ ИЗООПИСАНИЕ ИЗОБР(56) Авторское свидетельство СС(57) Использование; изобретеник робототехнике и может быть исв качестве привода кинемэтичесроботов и манипуляторов, Сущ 5)5 В 25 Л 9/08, 18/О бретения: при протек тока через нагреватель адсорбента 3, что при газа-сорбата им удерж нию давления внутри т длина которой при это печивая рабочий ход цы. Возврат ее в ис происходит после прек пряжения на нагрева мышцы окружающим мышцы осуществляетс который вводится шту шток клапана. При этом являются одновремен подачи напряжения на ании электрического 4 происходит нагрев водит к выделению иваемого и повыше- рубчатой оболочки 2, м уменьшается, обесискусственной мышходное положение ращения подачи натель и охлаждении воздухом. Заправка я через клапан 5, в цер при нажатии на клапан 5 и пробка 6 но контактами для нагреватель 4. 3 ил.Изобретение относится к робототехническим устройствам и может быть использовано в качестве, привода кинематических звеньев роботов и манипуляторов,Известны приводы звеньев робототехнических устройств, основанные на нагреве и охлаждении легкокипящей жидкости, заключенной в замкнутый упругий объем. При подаче электрического тока в нагреватель, расположенный внутри этого объема, происходит охлаждение и конденсация. При испарении жидкости давление внутри объема повышается, при охлаждении - падает, что сопровождается перемещением упругого элемента, например сильфона или мембранной коробки, сообщенных с замкнутым объемом, Уплотнение замкнутого объема производится запайкой (сваркой) его элементов.Более совершенным (менее габаритным и менее энергоемким) является устройство (техническая мышца), содержащее ортотропную оболочку, внутри которой расположена упругая анизотропная трубчатая оболочка, полость которой заполнена сорбатом, а также размещенные в полости трубчатой оболочки нагревательный элемент и адсорбент. При прохождении электрического тока через нагреватель повышается температура адсорбента, происходит десорбция сорбата, давление внутри упругой оболочки повышается, мышца сжимается, производя рабочий ход.Недостатком устройства является нерешенность вопроса герметизации электрического вы вода нагревателя, что не обеспечивает достаточной надежности (долговечности) устройства, оно неудобно в эксплуатации ввиду его практической невосстанавливаемости (сложности процесса заправки сорбатом).Целью изобРетения является повышение удобства эксплуатации мышцы за счет упрощения процесса заправки.Поставленная цель достигается тем, что искусственная мышца, внутри которой расположена анизотропная трубчатая оболочка, полость которой заполнена сорбатом, а также размещенные в полости трубчатой оболочки нагревательный элемент и адсорбент, снабжена двумя закрепленными на концах трубчатой оболочки втулками, клапаном со штоком, колпачком, пробкой и двумя электрическими зажимами для закрепления нагревательного элемента, при этом на торце первой втулки со стороны внутренней полости оболочки выполнено седло клапана, шток которого расположен внутри этой втулки, а колпачок закреплен на конце штока и подпружинен к этой втулке, причем в штоке и колпачке выполнены каналы, соединяющие подклапанную полость с атмосферой, а полость второй втулки сообщаетсяс полостью оболочки и с атмосферой, в ней5 выполнена резьба под заглушку, при этомэлектрические зажимы расположены в полости оболочки и закреплены соответственно на клапане и на второй втулке, причемклапан, колпачок, вторая втулка и заглушка10 выполнены из токопроводящего материала.На фиг. 1 представлен общий вид мышцы; на фиг. 2 - клапан; на фиг. 3 - пробка.Искусственная мышца содержит ортотропную оболочку 1, в которой находится15 анизотропная трубчатая оболочка 2, полость которой заполнена сорбатом и в нейразмещены адсорбент 3 и нагреватель 4. Наконцах трубчатой оболочки 2 закрепленыпервая 5 и вторая 6 втулки, на торце первой20 втулки 5 клапан 7 со штоком 8, расположенным внутри этой втулки со стороны внутренней полости трубчатой оболочки 2, на концештока 8 закреплен колпачок 9. Втулка 6 является частью пробки 10.25 Для закрепления нагревательного элемента 4 в полости оболочки 2 имеются электрические зажимы 11 и 12, укрепленные наклапане 7 и на второй втулке 6, На торцепервой втулки 5 со стороны внутренней по 30 лости оболочки 2 выполнено седло 13 клапана.7. шток 8 которого расположен внутривтулки 5, колпачок 9 подпружинен пружиной 14 к этой втулке, а в штоке 8 и колпачке35 9 выполнены каналы 15 и 16, соединяющиеподклапанную полость с атмосферой; полость второй втулки 6 сообщена с полс стьюоболочки 2 и с атмосферой, и во втулке 6выполнена резьба под заглушку 17, Клапан40 7, колпачок 9, вторая втулка 6 и заглушка 17выполнены из токопроводящего материала.Устройство содержит также клинья(клеммы) 18, бандажи 19 и серьги 20 длякрепления мышцы к приводимому ею меха 45 низму.Клапан 7 (фиг, 2) содержит на,штоке 8выступ 21, на котором зажимом 11 закреплены нагреватель 4 и адсорбент 3, прокладку 22, герметизирующую соединение50 конических поверхностей штока 8 и втулки6, и прокладку (уплотнитель) 23, колпачок 9,в котором выполнен канал 16 для ввода внего клеммы 18.Пробка 10 (фиг, 3) содержит втулку 6,55 резьбовую заглушку 17, зажим 12, которыйкрепит нагреватель 4 и адсорбент 3 к выступу 24,Искусственная мышца работает следующим образом,При подаче электрического сигнала наклинья (клеммы) 18 (фиг, 1 - 3) электрическийток протекает по цепи, образуемой следующими деталями: колпачок 9, шток 8, нагреватель 4, втулка б, заглушка 17. Имеет место и параллельная нагревателю 4 цепь - адсорбент 3. Под действием электрического тока 5 происходит нагрев нагревателя 4, а с ним и адсорбента 3. Повышение температуры адсорбента 3 обуславливает десорбцию - выделение газа-сорбата, ранее им удерживаемого и повышение давления во 10 внутреннем объеме оболочки 2, При этом оболочка 2 расширяется, а поскольку наружная оболочка 1 является ортотропной и обеспечивает постоянство наружной поверхности, одновременно с расширением (раз дуванием) оболочки 2 происходит уменьшение ее длины. Это уменьшение длины технической мышцы и является ее рабочим ходом.Снятие электрического сигнала приво дит к охлаждению мышцы окружающим воздухом (нагрев прекращается), и следовательно, к увеличению длины мышцы до исходного значения,Особое значение имеет процедура за правки мышцы сорбатом при предложенной конструкции клапана 7 и пробки 10. В . этом случае клин 18 извлекают из гнезда в колпачке 9 и вместо клина 18 в гнездо вводится заправочная игла (штуцер), соединен ная с источником газа-сорбата, после чего производится нажатие на колпачок 9. Пружина 14 сжимается, и между коническими поверхностями штока 8 и втулки 5 в месте расположения прокладки 22 образуется за зор, по которому через каналы в корпусах колпачка 9 и штока 8 (осевой и поперечный) произойдет заполнение внутренней полости мышцы сорбатом. По окончании заправки нажатие на колпачок 9 прекращается и 40 под действием пружины 14 происходит герметизация внутреннего объема мышцы.Предложенная конструкция обеспечивает электрический контакт источника сигнала управления с нагревателем, 45 расположенным внутри мышцы, и высокую герметичность внутреннего объема, а также удобство эксплуатации мышцы ввиду высокой герметичности и упрощения в связи с этим процесса заправки мышцы сорбатом,Экспериментальная проверка показала работоспособность конструкции, при внутреннем объеме мышцы 1,2 сщ и давлениизсорбата порядка 2 кг/см в течение 10 мес22 спаддавления не превышает 0,1 кг/см . Для сравнения в прототипе (герметизация обеспечивалась заливкой клемм, а дозаправка была вообще невозможна) срок службы определялся несколькими неделями.Формула изобретения Искусственная мышца, содержащая ортотропную оболочку, внутри которой расположена анизотропная трубчатая оболочка, полость которой заполнена сорбатом, а также размещенные в полости трубчатой оболочки нагревательный элемент и адсорбент, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что. с целью повышения удобства в эксплуатации путем упрощения процесса заправки мышцы, она снабжена двумя закрепленными на концах трубчатой оболочки втулками, клапаном со штоком, колпачком, пробкой и двумя электрическими зажимами для закрепления нагревательного элемента, при этом на торце первой втулки со стороны внутренней полости оболочки выполнено седло клапана, шток которого расположен внутри этой втулки, а колпачок закреплен на конце штока и подпружинен к этой втулке, причем в штоке и колпачке выполнены каналы, соединяющие подклгпанную полость с атмосферой, а полость второй втулки сообщается с полостью оболочки и с атмосферой и имеет заглушку, при этом электрические зажимы расположены в полости оболочки и закреплены соответственно на клапане и на второй втулке, причем клапан, колпачок. вторая втулка и заглушка выполнены из токопроводящего материала.1722808 11 П 15 Р,д Д 14 Л Составитель Л,ЗалкиндТехред М,Моргентал Корректор Л,Пат ай Редактор О.Спесивых Заказ 1027 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101