RU2022773C1

RU2022773C1 - Module-manipulator

Info

Publication number: RU2022773C1
Authority: RU
Inventors: Е.И. Воробьев; Т.Н. Балакирева; В.А. Дроздов; Н.И. Гданский
Original assignee: Московская государственная академия химического машиностроения
Priority date: 1991-06-27
Filing date: 1991-06-27
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: robotics and medical engineering. SUBSTANCE: principle of action of module-manipulator is based on absorption of gas-shaped adsorbent, for example, freon, by microporous sorbent 5. To increase reliability and speed of action the latter is brought out from working flexible chamber 2 and set in separate working fluid pressure accumulator 1. Accumulator 1 is connected with chamber 2 through working fluid distributor 4 by pipe 3. Heating and cooling of sorbent 5 are exercised using members 6, 7, feeding of which is exercised from power source 15 through control device 16. EFFECT: module-modulator is used in robotics and medical engineering. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к робототехнике, а также может быть использовано в медицинской технике при протезировании. The invention relates to robotics, and can also be used in medical equipment for prosthetics.

Известен модуль робота [1], содержащий оболочку и герметичную камеру, внутри которой расположен микропористый абсорбент, нагреватель и рабочее тело. При подаче питания на нагреватель повышается температура абсорбента, из которого выделяется дополнительное количество абсорбата во внутренний объем камеры. Увеличение объема камеры приводит к ее линейному сокращению. Known robot module [1], containing a shell and a sealed chamber, inside of which is a microporous absorbent, a heater and a working fluid. When power is supplied to the heater, the temperature of the absorbent rises, from which an additional amount of absorbate is released into the internal volume of the chamber. An increase in the volume of the chamber leads to its linear reduction.

Основным недостатком известного модуля является большое время удлинения, что определяется медленным охлаждением абсорбента и абсорбцией рабочего тела. The main disadvantage of the known module is the long elongation time, which is determined by the slow cooling of the absorbent and the absorption of the working fluid.

Наиболее близким к предлагаемому является модуль робота [2], содержащий заполненную абсорбатом оболочку и твердое ядро, содержащее нагреватель, охлаждающий элемент Пельтье и микропористый абсорбент. Принцип действия аналогичен. Элемент Пельтье и микропористый элемент позволяет ускорить охлаждение абсорбента и удлинение оболочки. Closest to the proposed one is a robot module [2], which contains a shell filled with absorbate and a solid core containing a heater, a Peltier cooling element and microporous absorbent. The principle of operation is similar. Peltier element and microporous element accelerate cooling of the absorbent and elongation of the shell.

Дальнейшее увеличение быстродействия данного модуля ограничивается свойствами элемента Пельтье, а также невозможностью быстрого нагрева абсорбента до высоких температур из-за возможных прожогов эластичной оболочки. A further increase in the speed of this module is limited by the properties of the Peltier element, as well as the inability to quickly heat the absorbent to high temperatures due to possible burn-through of the elastic shell.

Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия модуля. The aim of the invention is to increase the reliability and speed of the module.

Это достигается тем, что в модуле робота, выполненном в виде камеры, эластичной преимущественно в поперечном направлении и соединенной по краям тягами с рабочими органами, полость камеры соединена через распределитель рабочего тела с аккумулятором давления, содержащим рабочее тело и микропористый сорбент, внутри которого помещены нагревательный и охлаждающий элементы, причем корпус аккумулятора и соединительные трубки выполнены из нерастяжимого теплостойкого материала, камера содержит наполнитель из материала с низкой теплопроводностью, а аккумулятор давления состоит из нескольких однотипных секций. This is achieved by the fact that in the robot module, made in the form of a chamber, elastic mainly in the transverse direction and connected along the edges by rods with working bodies, the chamber cavity is connected through a distributor of the working fluid to a pressure accumulator containing the working fluid and a microporous sorbent inside which a heating and cooling elements, wherein the battery case and connecting tubes are made of inextensible heat-resistant material, the chamber contains a filler of material with low heat conductivity Stu, and the pressure accumulator consists of a number of similar sections.

Вынесение сорбента с нагревателем и охладителем из эластичной оболочки в специальный аккумулятор позволяет интенсифицировать процессы выделения и поглощения абсорбата, увеличивая при этом быстродействие модуля и предохраняя эластичную камеру от перегрева. Наполнитель, находящийся в камере, позволяет уменьшить объем абсорбата, необходимый для сокращения мышцы. Наличие нескольких секций в аккумуляторе позволяет повысить надежность работы и гибкость в управлении модулем. Removing the sorbent with the heater and cooler from the elastic shell into a special battery allows you to intensify the processes of absorption and absorption of the absorbate, while increasing the speed of the module and protecting the elastic chamber from overheating. The filler in the chamber reduces the amount of absorbate needed to contract the muscle. The presence of several sections in the battery improves the reliability and flexibility in controlling the module.

Предложенный модуль манипулятора удовлетворяет критерию "существенные отличия", так как полость камеры соединена через распределитель рабочего тела с аккумулятором давления, содержащим рабочее тело и микропористый сорбент, внутри которого помещены нагревательный и охлаждающий элементы, причем корпус аккумулятора и соединительные трубки выполнены из нерастяжимого теплостойкого материала, камера содержит наполнитель из материала с низкой теплопроводностью, а также аккумулятор давления, состоящий из нескольких однотипных секций. The proposed manipulator module meets the criterion of "significant differences", since the chamber cavity is connected through a distributor of the working fluid to a pressure accumulator containing a working fluid and a microporous sorbent, inside which are placed heating and cooling elements, the battery housing and connecting tubes made of inextensible heat-resistant material, the chamber contains a filler of a material with low thermal conductivity, as well as a pressure accumulator, consisting of several sections of the same type.

На чертеже показан общий вид модуля манипулятора. The drawing shows a General view of the module manipulator.

Основными частями модуля являются аккумулятор 1 давления рабочего тела, который может состоять из двух или более секций, и камера 2, эластичная преимущественно в поперечном направлении. Они соединены трубкой 3 через распределитель 4 рабочего тела. Аккумулятор 1 заполнен микропористым сорбентом 5, внутри которого помещены нагревающий 6 и охлаждающий 7 элементы. Один край 8 камеры 2, содержащий наполнитель 9, закреплен на основании 10, другой край 11 - гибкой тягой 12 связан с приводимым в движение рабочим органом 13. The main parts of the module are the accumulator 1 pressure of the working fluid, which may consist of two or more sections, and the chamber 2, elastic mainly in the transverse direction. They are connected by a tube 3 through the distributor 4 of the working fluid. The battery 1 is filled with a microporous sorbent 5, inside of which are placed heating 6 and cooling 7 elements. One edge 8 of the chamber 2, containing the filler 9, is fixed on the base 10, the other edge 11 is connected by a flexible rod 12 with a working body 13, which is set in motion.

Для подвода энергии к нагревающему 6 и охлаждающему 7 элементам аккумулятора 1 предназначены каналы 14, обеспечивающие передачу энергии от источника 15 через управляющее устройство 16. To supply energy to the heating 6 and cooling 7 elements of the battery 1 are channels 14 that provide energy transfer from the source 15 through the control device 16.

Функционирование модуля происходит следующим образом. The functioning of the module is as follows.

При подаче питания на нагревающий элемент 6 повышается температура микропористого сорбента 5, что приводит к выделению абсорбата, например фреона, во внутренний объем аккумулятора 1. Отсюда он по соединительной трубке 3 через распределитель 4 поступает в камеру 2, заставляя ее расширяться в поперечном направлении и сокращаться в продольном. При этом край 11 камеры смещается влево, сообщая через тягу 12 перемещение рабочему органу 13. Для приведения камеры 2 в исходное состояние энергия подается на охлаждающий элемент 7, который снижает температуру сорбента 5. При этом происходят абсорбция рабочего тела и снижение давления в аккумуляторе 1 и камере 2, после чего эластичная оболочка камеры возвращается в исходное состояние. When power is applied to the heating element 6, the temperature of the microporous sorbent 5 rises, which leads to the release of absorbate, such as freon, into the internal volume of the battery 1. From here it enters the chamber 2 through the distributor tube 3 through the distributor 4, causing it to expand in the transverse direction and contract in the longitudinal. At the same time, the edge 11 of the chamber is shifted to the left, informing the working body 13 through the draft 12. To bring the chamber 2 to its initial state, energy is supplied to the cooling element 7, which reduces the temperature of the sorbent 5. In this case, the absorption of the working fluid and pressure decrease in the accumulator 1 and chamber 2, after which the elastic shell of the chamber returns to its original state.

Claims

1. MANIPULATOR MODULE, comprising an elastic chamber with a working fluid and a filler, hermetically connected to the working body, as well as heating and cooling elements associated with power supply sources, characterized in that, in order to increase reliability and speed, it is equipped with a working fluid distributor, hermetically by means of the first connecting tube connected to the chamber, and the pressure accumulator of the working fluid, made in the form of a housing, hermetically by means of the second connecting tube connected to the distribution In this case, the housing and connecting tubes are made of inextensible heat-resistant material, the heating and cooling elements are located in the chamber, which is filled with a working fluid and a microporous sorbent.

2. The module according to claim 1, characterized in that the filler of the elastic chamber is made of a material with low thermal conductivity.

3. The module according to claim 1, characterized in that the pressure accumulator consists of several sections of the same type.