Рука микроманипулятора

 

(72) Авторы изобретения

P.Ю. -Бансявичюс, К.М. Рагульскис и Р.-B.Ê.

Каунасский политехнический институт им. Анта (7!) Заявитель (54) РУКА МИКРОМАНИПУЛЯТОРА

Изобретение относится к области робототехники.

Известна рука манипулятора, содержащая последовательно соединенные при по, мощи шарниров промежуточные звенья, приводы, захват и систему управления11), Недостатком известного манипулятора яваяется низкая надежность и малая зона обслуживания.

Белью изобретения является устране ние указанного недостатка, а именно повышение надежности и расширение зоны

: обслуживания, Бель достигается тем, что каждый map: нир руки микроманипулятора выполнен в

smite сферы из пьезоэлектрического мате-, риала с нанесенными на ее поверхности секторными электродами и охватывавшего ее сферического элемента, - а система управления выполнена в виде источникапостоянного напряжения, фазосдвигакклей системы и источника высокочастотного напряжения, причем секторные электродь|, J подсоединены к системе управления. Кро1

"ме тогО, секторные элек1.роды выполнены в виде равнобедренных сферических шестигранников.

На фиг. 1 схематически изображена рука микроманипулятора; H& фиг, 2— шарнир в разрезе; на фиг. 3 - рука микроманипулятора, вид сверху с нанесенными на ее поверхность секторными электродами в виде равнобедренных шестигранников, подключенными к системе управления; иа фиг. 4, S; 6 - форма выпуклости пьезоэлектрической сферы при определенном питаккаем напряжении ее электродов.

Рука микроманипулятора состоит из . основания 1, к, которому прикреплено про; межуточное звено 2, соединенное с пьезоэлекгрической сферой 3 шарнира, на по.верхность которой нанесены секторные

: электроды 4 10 и электрически подклю, .ченные к системе управления 11., содер жащей в себе источник постоянного напряЭ 97 164 жения 12 и фазосдвигающую схему 13, соединенную с источником высокочастотпог"o напряжения 14. Пьезоэлектрическая сфера 3 охвачена сферическим элементом

15 шарнира, прикрепленным к следуюше- 5 му промежуточному звену 16 руки мик-, романипулятора. К конечному промежуточному звену руки микроманипулятора крепится захват 17. Число шарниров задается конструкцией микроманипулятора. Все. секторные электроды шарниров подключены к общей системе управления 11. Секторные электроды 4-10 сферы 3 покрыты износостойким материалом (на чертеже не показан). 15

Рука микроманипулятора работает следуюшим образом.

Пусть необходимо переместить предмет из одной точки в другую в пространстве. 29

Для получения заданного положения руки микроманипулятора, должен сработать тот или иной шарнир, илн группа шарниров в заданном направлении и последовательности. Для того, чтобы полу- 2$ чить верчение шарнира вокруг оси Х- Х, на электроды 5 и 8 пьезоэлектрической сферы 3 от источника постоянного напряжения 12 системы управления 11 подается постоянное положительное напряжение iSO и сфера 3 приобретает вид эллипсоида врашения (фиг. 4), то есть контакт со сферическим элементом 15 происходит в двух точках и образуется ось вращения, Одновременно на остальные электроды 6 и 7, 10, 4 и 9 сферы 3 подается высокочастотное напряжение со сдвигом фаз от источника высокочастотного напряжения 14 через фазосдвигаюшую схему 13 системы управления 11 и образуется вы- щй сокочастотная бегущая волна фрикционного взаимодействия упомянутых электродов 6 и 7, 10, 4 и 9 сферы 3 со сферическим элементом 15, вследствие чего . сферический элемент 15 поворачивается вокруг создавшейся оси врашения. Повороты сферического элемента 15 вокруг, осей - и 2. - (фиг. 5 и 6) аналогичны описанному (вокруг оси Х-Х ), а для создания центров врашения используют- <О ся соответствующие противоположные электроды сферы 3, например 6-9, 4-7.

В неподвижном положении сфера 3 шарнира фиксируется из за создавшегося трения между ней и сферическим элемен- 5 том 15, а в случае необходимости оееспечения надежной фиксации руки микроманипулятора в заданном положении на все

2 4 электроды всех сфер 3 шарниров подает.ся положительное постоянное напряжение, из-еа чего сферы 3 увеличиваются в своих габаритах и надежно фиксируется в сферических элементах 15. В результате ,|описанного рука микроманипулятора принимает необходимое положение. После захватывания предмета система управления

1 1 рукой микроманипулятора подает соответствуюшие постоянное и высокочастотное напряжения на заданные электроды за-" данных пьезоэлектрических сфер 3 шарниров руки микроманипулятора и исполнитель:ный орган микроманипулятора прйнимает

1 новое положение, перемещая предмет в другую точку.

Подача постоянного положительного напряжения на электролы сферы 3 для создания центров вращения с одновременной подачей высокочастотного напряжения со сдвигом фаэ 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 прн меньших затратах энер-. гии.

Отсутствие в руке микроманипулятора каких-либо тяг, гидро- или пневмосистемы уменьшает габариты руки микроманипулятора, повышает надежность ее работы.

Формула изобретения

1. Рука микроманипулятора, содержашая последовательно соединенные при помоши шарниров промежуточные звенья, приводы, захват и систему управления, отличаюшаяся тем,что,с целью повышения надежности позициони.рования и расширения зоны обслуживания, каждый шарнир выполнен в виде сферы нэ пьезоэлектрического материала с нанесенными на поверхности этой сферы секторйыми электродами и охватываюшего ее сферического элемента, а система управления выполнена в виде источника постоянного напряжения, фазосдвигаюшей системы и источника высокочастотного напряжения, причем секторные электроды подсоединены к системе управления.

97 1642

2. Рука микроманипулятора по и. 1, о т л и ч а ю ш а и сятем,,что секторные электроды выполнены в виде равнобедренных сферических шестигранников.

Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 6973 1 5, MI В 25 У 3/00, 1978. Составитель A. Алексеев Редактор И, Коляда Техред A.886è þé . Корректор Н. Буряк

Заказ 8825/26 Тираж 1087 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушакая наб.; p. 4/5

Филиал ППП "Патент", r . Ужгород, уи. Проектная, 4