Манипулятор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 35 В 2 м и-и ю ж3:йй 63 Ю 5 юп,. 41 Я 3 ОБРЕТЕНИ ОПИСАН ЕТЕЛЬСТВУ АВТ ОМ(57) Использование: машиностроение, вконструкциях гибких манипуляторов с большим числом степеней подвижности. Сущность изобретения: манипулятор содержитоснование 2, нагревательные элементы 15 иустановленные на основании звенья. Каждое звено выполнено в виде фланца Э с/б ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) закрепленным на нем приводом, При этом привод выполнен в виде цилиндрических пружин сжатия 9 иэ материала с памятью формы. Звенья шарнирно и последователь:но соединены между собой и заключены в эластичный рукав. При подаче питания на нагревательные элеМенты 15, расположенные во внутреннем прострайстве пружин, происходит нагрев пружин 9 и при достижении определенной температуры они изгибаются соответствующим образом, Звенья манипулятора подхлючаются к йсточнику питания в зависимости от требуемого перемещения и положения манипулятора. 2 ил..а более конкретно к гибким манипуляторам с могут проходить и внутри манипулятора,большим числом степеней подвижности (сво- вдоль его продольной оси, через отверстия 6бады). во фланце 5, Нагревательные элементы 15 вЦелью изобретения является упроще каждом силовомзвене 1 могут, взависимостиние конструкции и увеличение надежности от необходимости, соединяться электрическиработы манипулятора последовательно или параллельно,На фиг.1 показано устройство в про- Силовой элемент 9 выполнен из материдольном сечении, вдоль оси, в полностью ала с обратимой термической памятью форобесточенномсостоянии,т,е. безнагрева(в "0 мы (йапример, изникелево-титановогохолодном); на фиг,2 показано устройство в сплава или из сплава меди с цинком, алюмипродольном сечении, вдоль оси, под током нием, марганцем и железом) в виде обычной(в 1-м и 3-м силовом звене, а 2-е звено - без . витой цилиндрической пружины сжатия (натока), т.е. в одном из многочисленных рабо- пример, с витком круглого сечения) с равночих положений,15 мерным шагом т в свободном состоянии.Приняты следующие обозначения: (прижата и отторцована только опорнаяЕ - величийа перемещения; а- угол пово- часть витка подвижного торца 13). Снаружи,рота между неподвижным торцом силового . на фланцах 5, по всей длине манипулятораэлемента и подвижным торцом в рабочем мохсет быть одета защитная гибкая (наприсостоянии; т - шагсилового элемента в сво мер, гофрированная) оболочка 16.бодном(холодйом) состоянии. Кроме Защиты от попадания пыли и поПредлагаемый электротермический ма- сторонних предметов, можно при необходинипулятор состоит из отдельных, кинемати- . мости интенсивного охлаждения, черезчески и электрически связанных между оболочку 16 в отверстия 6 во фланцах 5,собой подвижных силовых звеньев 1, кото подавать охлаждающий воздух на силовыерые содержат крайнее основание 2, одина- элементы 9,ковые промежуточные основания 3 и .Каждоеподвижноесиловоезвено 1 обескрайнее основание 4 для установки схвата печивает одну степень перемещейия (свобоВсе указанные основания 2, 3 и 4 имеют ды)и в зависимости от необходимости,одинаковые фланцы 5 со сквозными отаер манипулятор в каждом конкретном случаемостиями 6, расположенные по окружности, жетсодержатьколичествоп-подвижныхсилоОснования 2 и 3 имеют сквозные отверстйя вых звеньев 1.7 для заделки неподвижного конца 8 сило-:Для установки манипулятора и креплевого элемента 9, которые расположены на ния схвата, в крайних основаниях 2 и 4 препостоянном радиусе оснований 2 и 3 в пло дусмотрены элементы крепления (например,скости поворота шарнира 1 С на оси шарни- резьбовые гнезда или стержни).ра 11, П ри этом сквозн ые отверстия 7 Во время работы (см, фиг,2), в зависимокаждого последующего подвижного звена, сти от требуемого перемещения и положеповернуть на одинаковый угол (например, ния манипулятора (на фиг.2 показано, что90 илидр,) относительнодругдруга, вокруг 40 первое и третье силовое звено находятсяцейтральЪой продольной оси манипулято- под тОком и повернуты, а второе (среднее) -ра. Неподвижный торец 12 силоаого эле- без тОка, в,исходнОм положении) подаетсямеНта 9 опирается на торец крайнего . электрическийтоквнужныесиловыезвеньяоснования 2, которое повторяет полностью..1 на нагревательные элементы 15, которыеответную часть формы неподвижного торца 45 нагревают:внутреннюю поверхность сило 12, а неподвижный конец 8 защемлен жест-. вйх элемейтов 9 и при достижении опредеко в отверстии 7, при этом противополож- ленной велйчины повышения температуры,ный подвижный торец 13 опирается в торец заложенной в термическую память силового, (дно) промежуточного основания 3). На цен- элемента 9, он изгибается вдоль своей протральной части основания 2 с внутренней 50 дольной оси, в плоскостй йоворота шарнирастороны",ана промежуточных основаниях 10, в сторону неподвижного конца 8. При3 с обеих сторон выступают элементы этом участки витков, лежащйе по линии зашарнира 10, на которые одеты изоляци- дедки неподвижного конца 8, ложатся один .онные втулки 14 с нагревательными эле-.: на другой без зазора (допустимо с натягом),.ментами 1555 а диаметрально противоположная их частьрасходится "веером", т.е. расстояние междуВыводные концы нагревательных зле- витками в этой части становится большим,ментов 15 через каналы воснованиях 2 и 3, чем в свободном (холодном) состоянии, Ввыведены наружу и идут к питающему ис- результате этого между неподвижным торточнику тока й к уйравляющему устройству, цом 12 и подвижным торцом 13 образуетсяугол а(например, а = 30 ), что и обуславли. вает поворот силового звена 1 манипулятора вокруг оси 11 шарнира 10,Такое положение является очень устойчивым, поскольку промежуточное основание 3 с краю опирается на плотно сжатыевитки силового элемента 9, а в центре на,шарнир 10.При необходимости вернуться в исходное положение производится отключение 10нагревательного элемента 15 (например, спомощью команды микроЭВМ), после чегобудет происходить интенсивное охлаждение с поверхности силового элемента 9 и,охладившись, до исходной пониженной 15температуры, также заложенную в термическую память формы, он вернется в первоначальное, исходное положение (см, фиг.1).При необходимости возможно применение искусственного охлаждения силовых 20элементов 9 за счет подачи и продуванияохлаждающего воздуха через отверстия 6фланцев 5, внутри гибкой оболочки 16.К технико-экономическим преимуществам по сравнению с прототипом относятся 25следующие: устройство имеет бесконечноечисло перемещений (т.е. степеней свободы);устройство устойчиво и в нем отсутствуютпаразитные вибрации (колебания); устройство является более мощным, т.е. может перемещать изделия большей массы;устройство не требует для своего управления никаких отдельных приводов (пневмоцилиндров, электродвигателей и пр,); энергия тепла непосредственно преобразуется в механическую энергию без помощи каких- либо вспомогательных и промежуточных элементов; незначительные потери на трение; простота конструкции и высокая степень применения унифицированных деталей; высокая надежность и простота управления.Наиболее рационально использовать предлагаемое устройство в области робототехники для создания гибких универсальных манипуляторов роботов,Формула изобретения Манипулятор, содержащий основание, нагревательные элементы и установленные на основании звенья, каждое из которых выполнено в виде фланца с закрепленным на нем приводом, выполненным в виде витого элемента из материала с памятью формы, причем звенья последовательно соединены междусобой и заключены в эластичный рукав, содержащий устройства ввода и вывода охлаждающей среды, отл ич а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, фланцы шарнирно соединены между собой, при этом приводные элементы выполнены в виде цилиндрических пружин сжатия, а шарниры и нагревательные элементы расположены во внутреннем пространстве пружин, при этом торцы пружин сдвинуты в каждом последующем звене на одинаковый угол относительно друг друга.1621355 Составитель О, ВейтцельТехред М.Моргентал Корректор М. Куль дактор изводственно-издательский комбинат"Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 аказ 2085 ТиражВ Н ИИПИ Государственногокомитета113035, Москва, Ж Подписное. обретениям и открытиям при ГКРаущская наб., 45