Манипулятор

 

Использование: машиностроение, в конструкциях гибких манипуляторов с большим числом степеней подвижности. Сущность изобретения: манипулятор содержит основание 2, нагревательные элементы 15 и установленные на основании звенья. Каждое звено выполнено в виде фланца З.с закрепленным на нем приводом, При этом привод выполнен в виде цилиндрических пружин сжатия 9 из материала с памятью формы. Звенья шарнирно и последовательно соединены между собой и заключены в эластичный рукав. При подаче питания на нагревательные элементы 15, расположенные во внутреннем пространстве пружин, происходит нагрев пружин 9 и при достижении определённой температуры они изгибаются соответствующим образом. Звенья манипуляторег подключаются к источнику питания в зависимости от требуемого перемещения и положения манипулятора. 2 ил. V 00 кэ со ел ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 25 J 9/18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

{ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4919306(08 (22) 14.03.91 (46) 15.06.93. Бюл. М 22 (75) 0,0.Вейтцель и О.В.Вейтцель (56) Авторское свидетельство СССР

{ л 688329, кл. В 25 J 9/18, 1979. (54) МАНИГВЛЯТОР (57) Использование: машиностроение, в конструкциях гибких манипуляторов с большим числом степеней подвижности.- Сущность изобретения: манипулятор содержит основание 2, нагревательные элементы 15 и установленные на основании звенья. Каждое звено выполнено в виде фланца 3 с

„„5U„„1821355 А1 закрепленным на нем приводом, При этом привод выполнен в виде цилиндрических пружин сжатия 9 иэ материала с памятью формы. Звенья шарнирно и последовательно 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.

1821355

Изобретениеотноситсякробототехнике, к примеру. к микроЭВМ. Выводные концы .а более конкретно к гибким манипуляторам с могут проходить и внутри манипулятора, большим числом степеней подвижности {ceo- вдоль его продольной оси, через отверстия 6 бады). во фланце 5. Нагревательные элементы 15 в

Целью изобретения является уп роще- 5 каждом силовом звене 1 могут, в зависимости ние конструкции и увеличение надежности от необходимости, соединяться электрически работы 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, из никелево-титанового холодном); 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 t в свободном состоянии .Приняты следующие обозначения: (прижата и отторцована только опорная

L — величийа перемещения; а- угол пово- часть витка подвижного торца 13). Снаружи, рота между неподвижным торцом силового . на фланцах 5, по всей длине манипулятора элемента и подвижным торцом в рабочем мох<ет быть одета защитная гибкая (наприсостоянии; т — шаг силового элемента в сво- 20 мер, гофрированная) оболочка 16. бодном (холодйом) состоянии.. Кроме защиты от попадания пыли и поПредлагаемый электротермический ма- сторонних предметов, можно npvi необходинипулятор состоит из отдельных, кинемати-: . мости интенсивного охлаждения, через чески и электрически связанных между оболочку 16 в отверстия 6 во фланцах 5, собой подвижных силовых звеньев 1, кото- 25 подавать охлаждающий воздух на силовые рые содержат крайнее основание 2, одина- элементы 9. ковые промежуточные основания 3 и ..Каждоеподвижноесиловоезвено1обескрайнее 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- 30 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, s крайних основаниях 2 и 4 препостоянном радиусе оснований 2 и 3 в пло- 35 дусмотрены элементы крепления {например, скости поворота шарнира 10 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 (на пример, . ния манипулятора (на фиг.2 показано. что

90 илидр.) относительнодругдруга, вокруг 40 первое и третье силовое звено находятся цейтральной продольной оси манипулято- под током и повернуты, а второе (среднее)— ра. Неподвижный торец 12 силового эле- без тока, в,исходном положении) подается меНта 9- опирается на торец крайнего - электрический ток в нух<ные силовые звенья основания 2, которое повторяет полностью .1 на нагревательные элементы 15, которые ответную часть формы неподвижного торца 45 нагревают :внутреннюю поверхность сило12, 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 основайия 2 с внутренней 50 дольной оси, в плоскостй йоворота шарнира стороны",a на промежуточных основаниях 10, в сторону неподвижного конца 8. При

3 с обеих сторон выступают элементы этом участки витков, лежащйе по линии зашарнира 10, на которые одеты изоляци- делки неподвижного конца 8, ложатся один онные втулки 14 с нагревательными эле-: на другой без зазора (допустимо с натягом),. ментами 15.. . 55 а диаметрально противоположная их часть расходится "веером", т.е. расстояние между

Выводные концы нагревательных зле- -витками в этой части становится большим, ментов 15 через каналы воснованиях2 и3, чем в свободном (холодном) состоянии, В выведены наружу и идут к питающему ис= результате этого между неподвижным торточнику тока и к уйравляющему устройству, цом 12 и подвижным торцом 13 образуется

1821355 угол а(например, Q = 30 ), что и обуславли. вает поворот силового звена 1 манипулятора вокруг оси 11 шарнира 10, Такое положение является очень устойчивым, поскольку промежуточное основа- 5 ние 3 с краю опирается на плотно сжатые витки силового элемента 9, а в центре на ,шарнир 10.

При необходимости вернуться в исходное положение производится отключение 10 нагревательного элемента 15 (например. с помощью команды микроЭВМ), после чего будет происходить интенсивное охлаждение с поверхности силового элемента 9 и, охладившись, до исходной пониженной 15 температуры, также заложенную в термическую память формы, он вернется в первоначальное, исходное положение (см, фиг.1).

При необходимости возможно применение искусственного охлаждения силовых 20 элементов 9 за счет подачи и продувания . охлаждающего воздуха через отверстия 6 фланцев 5, внутри гибкой оболочки 16.

К технико-экономическим преимуществам по сравнению с прототипом относятся 25 следующие: устройство имеет бесконечное число перемещений (т.е. степеней свободы); устройство устойчиво и в нем отсутствуют паразитные вибрации (колебания); устройство является более мощным, т.е. может пе- 30 ремещать 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 какихлибо вспомогательных и промежуточных элементов; незначительные потери на треwe; 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 между собой и заключены в эластичный рукав, содержащий устройства ввода и вывода охлаждающей среды, отл ич а юшийся 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.

1821355

Составитель О. Вейтцель

Техред М.Моргентал Корректор M. Куль

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2085 Тираж Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5