RU2224916C2 - Механическая мышца - Google Patents
Механическая мышца Download PDFInfo
- Publication number
- RU2224916C2 RU2224916C2 RU2000117401/06A RU2000117401A RU2224916C2 RU 2224916 C2 RU2224916 C2 RU 2224916C2 RU 2000117401/06 A RU2000117401/06 A RU 2000117401/06A RU 2000117401 A RU2000117401 A RU 2000117401A RU 2224916 C2 RU2224916 C2 RU 2224916C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- reinforcement
- transverse
- threads
- elastic
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
- F15B15/10—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type
- F15B15/103—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type using inflatable bodies that contract when fluid pressure is applied, e.g. pneumatic artificial muscles or McKibben-type actuators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Prostheses (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Actuator (AREA)
Abstract
Мышца предназначена для преобразования внутренней энергии энергоносителя в механическое движение объектов с изменяющимися инерционными параметрами. Мышца содержит присоединительные элементы и заполненную энергоносителем эластичную оболочку, выполненную с армированием в поперечном и продольном направлениях параллельно ориентированными гибкими нерастяжимыми нитями, причем армирование оболочки в продольном направлении выполнено с шагом, обеспечивающим поперечное деформирование оболочки без потери герметичности, а армирование оболочки в поперечном направлении выполнено с шагом, выбранным из условия обеспечения максимального укорочения оболочки при одновременном снижении поперечного размера, расхода энергоносителя и повышения быстродействия, при этом эластичная оболочка содержит хотя бы одно поперечное сечение, длина периметра которого отлична от длины периметра поперечного сечения, совпадающего с нитью поперечного армирования, при этом эластичная оболочка охвачена по меньшей мере одним ориентированным относительно осей оболочки замкнутым слоем эластичного материала с выраженными антифрикционными свойствами, а хотя бы одна нить продольного армирования расположена над внешней поверхностью данного слоя с образованием встречных, в том числе замкнутых, винтовых линий с требуемым шагом, при этом интервал расположения нитей поперечного армирования непостоянен вдоль оси механической мышцы. Технический результат - повышение точности позиционирования. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к управляемым приводам и предназначено для преобразования внутренней энергии энергоносителя в механическое движение объектов с изменяющимися инерционными параметрами.
Известен исполнительный механизм осевого сжатия, содержащий заполненную энергоносителем эластичную оболочку, выполненную с армированием. ЕР 0146261 A1 KUKOLI MIRKO 26.05.85 г.
Недостатком данного устройства является отсутствие поперечного армирования в виде гибких, нерастяжимых нитей.
Известна механическая мышца, содержащая заполненную энергоносителем эластичную оболочку, выполненную с армированием в поперечном направлении, параллельно ориентированными в этом направлении элементами. SU 1622659 A1 (ВНИИ Метизной промышленности), 23.01.91.
Недостатком данного устройства является отсутствие армирования в продольном и поперечном направлениях в виде гибких, нерастяжимых нитей.
Наиболее близким к прелагаемому преобразователю является механическая мышца. RU 2137950 С 1, 7 F 15 В 11/10. Авторы Водяник Г.М., Водяник А.Г., Цибизов А.Н., от 16.07.98 г. Бюл. 1.
Известная механическая мышца содержит заполненную энергоносителем цилиндрическую оболочку, армированную в продольном и поперечном направлениях гибкими, нерастяжимыми нитями.
К недостаткам известного устройства относится низкая точность позиционирования. Данный недостаток вызван относительно малой пространственной жесткостью известной механической мышцы.
Задачей изобретения является повышение точности позиционирования механической мышцы.
Поставленная задача решается за счет того, что в механической мышце, содержащей присоединительные элементы и заполненную энергоносителем эластичную оболочку, выполненную с армированием в поперечном и продольном направлении параллельно ориентированными гибкими нерастяжимыми нитями, причем армирование оболочки в продольном направлении выполнено с шагом, обеспечивающим поперечное деформирование оболочки без потери герметичности, а армирование оболочки в поперечном направлении выполнено с шагом, выбранным из условия обеспечения максимального укорочения оболочки при одновременном снижении поперечного размера, расхода энергоносителя и повышения быстродействия, при этом эластичная оболочка содержит хотя бы одно поперечное сечение, длина периметра которого отлична от длины периметра поперечного сечения, совпадающего с нитью поперечного армирования. При этом эластичная оболочка охвачена по меньшей мере одним ориентированным относительно осей оболочки замкнутым слоем эластичного материала с выраженными антифрикционными свойствами, например полиамида или капрона. А хотя бы одна нить продольного армирования расположена над внешней поверхностью данного слоя с образованием встречных, в том числе замкнутых, винтовых линий с требуемым шагом. При этом интервал расположения нитей поперечного армирования непостоянен вдоль оси механической мышцы.
Эластичная оболочка и нити продольного армирования закреплены на торцах механической мышцы независимо друг от друга. При этом геометрия поверхности торцов механической мышцы, контактирующей с эластичной оболочкой и нитями армирования, исключает взаимное перемещение эластичной оболочки, нитей армирования и торцов при работе механической мышцы. Механическая мышца снабжена, по меньшей мере, одним наружным слоем, обеспечивающим работу механической мышцы во внешней среде.
На чертеже показана механическая мышца.
Механическая мышца содержит присоединительные элементы 1, эластичную оболочку 2, слой эластичного материала 3, нити поперечного армирования 4, нити продольного армирования 5, защитный слой 6, бандажирующее кольцо 7.
Механическая мышца работает следующим образом. При увеличении внутренней энергии рабочего тела внутри эластичной оболочки 2 последняя начинает деформироваться. Нити продольного армирования 5 оказываются нагруженными поперечной силой, а внешняя поверхность оболочки 2 оказывается опертой на нити армирования 5. Начинается процесс преобразования энергии, в том числе в механическую работу. По мере сокращения мышцы прогиб нитей увеличивается, но одновременно растет площадь поверхности оболочки. Тянущее усилие мышцы монотонно уменьшается. (Прослеживается полная аналогия со скелетной мышцей.)
Предельным состоянием секции мышцы является шар. Когда секция оболочки достигает формы шара, то дальнейшее увеличение объема рабочего тела невозможно. Работа мышцей более не совершается. За счет внутренней энергии рабочего тела мышца удерживает нагрузку. Адаптеры служат для раздельного крепления эластичной оболочки 2 и нитей продольного армирования 5. Для силового закрепления нитей продольного армирования 5 служит бандажирующее кольцо 7. Внешняя поверхность мышцы закрыта защитным слоем 6. Нити поперечного армирования 4 ограничивают диаметральное расширение мышцы за счет образования секций мышцы.
Предельным состоянием секции мышцы является шар. Когда секция оболочки достигает формы шара, то дальнейшее увеличение объема рабочего тела невозможно. Работа мышцей более не совершается. За счет внутренней энергии рабочего тела мышца удерживает нагрузку. Адаптеры служат для раздельного крепления эластичной оболочки 2 и нитей продольного армирования 5. Для силового закрепления нитей продольного армирования 5 служит бандажирующее кольцо 7. Внешняя поверхность мышцы закрыта защитным слоем 6. Нити поперечного армирования 4 ограничивают диаметральное расширение мышцы за счет образования секций мышцы.
Превышение текущего диаметра секции мышцы относительно диаметра под нитями продольного армирования необходимо для нормальной работы материала оболочки 2 и имеет целью ограничение в начальный момент радиуса кривизны поверхности оболочки в осевом сечении и повышение пространственной жесткости самой оболочки.
Claims (3)
1. Механическая мышца, содержащая присоединительные элементы и заполненную энергоносителем эластичную оболочку, выполненную с армированием в поперечном и продольном направлениях параллельно ориентированными гибкими нерастяжимыми нитями, причем армирование оболочки в продольном направлении выполнено с шагом, обеспечивающим поперечное деформирование оболочки без потери герметичности, а армирование оболочки в поперечном направлении выполнено с шагом, выбранным из условия обеспечения максимального укорочения оболочки при одновременном снижении поперечного размера, расхода энергоносителя и повышения быстродействия, отличающаяся тем, что эластичная оболочка содержит хотя бы одно поперечное сечение, длина периметра которого отлична от длины периметра поперечного сечения, совпадающего с нитью поперечного армирования, при этом эластичная оболочка охвачена, по меньшей мере, одним ориентированным относительно осей оболочки замкнутым слоем эластичного материала с выраженными антифрикционными свойствами, а хотя бы одна нить продольного армирования расположена над внешней поверхностью данного слоя с образованием встречных, в том числе замкнутых, винтовых линий с требуемым шагом, при этом интервал расположения нитей поперечного армирования непостоянен вдоль оси механической мышцы.
2. Механическая мышца по п.1, отличающаяся тем, что эластичная оболочка и нити продольного армирования закреплены на торцах механической мышцы независимо друг от друга, при этом геометрия поверхности торцов механической мышцы, контактирующей с эластичной оболочкой и нитями армирования, исключает взаимное перемещение эластичной оболочки, нитей армирования и торцов при работе механической мышцы.
3. Механическая мышца по п.1, отличающаяся тем, что механическая мышца снабжена, по меньшей мере, одним наружным слоем, обеспечивающим работу механической мышцы во внешней среде.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000117401/06A RU2224916C2 (ru) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | Механическая мышца |
AU2001248942A AU2001248942A1 (en) | 2000-09-14 | 2001-04-13 | Mechanical muscle |
EA200300371A EA005653B1 (ru) | 2000-09-14 | 2001-04-13 | Механическая мышца |
PCT/RU2001/000148 WO2002023050A1 (en) | 2000-09-14 | 2001-04-13 | Mechanical muscle |
EP01922168A EP1325235A4 (en) | 2000-09-14 | 2001-04-13 | MECHANICAL MUSCLE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000117401/06A RU2224916C2 (ru) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | Механическая мышца |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2224916C2 true RU2224916C2 (ru) | 2004-02-27 |
Family
ID=20237183
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000117401/06A RU2224916C2 (ru) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | Механическая мышца |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1325235A4 (ru) |
AU (1) | AU2001248942A1 (ru) |
EA (1) | EA005653B1 (ru) |
RU (1) | RU2224916C2 (ru) |
WO (1) | WO2002023050A1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014113781A1 (en) * | 2013-01-21 | 2014-07-24 | President And Fellows Of Harvard College | Pneumatic sensing actuator |
RU2669437C2 (ru) * | 2014-03-28 | 2018-10-11 | Зе Боинг Компани | Миниатюрный мак-киббеновский исполнительно-приводной механизм |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2455582A (en) | 2007-12-14 | 2009-06-17 | Dennis Majoe | Artificial muscles |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3645173A (en) * | 1969-10-20 | 1972-02-29 | Trish Energetics Inc | Fluid actuator |
US4733603A (en) * | 1983-11-21 | 1988-03-29 | Mirko Kukolj | Axially contractable actuator |
US4751869A (en) * | 1985-07-12 | 1988-06-21 | Paynter Henry M | High pressure fluid-driven tension actuators and method for constructing them |
US4721030A (en) * | 1985-07-16 | 1988-01-26 | Paynter Henry M | Hyperboloid of revolution fluid-driven tension actuators and method of making |
SU1622659A1 (ru) * | 1987-06-15 | 1991-01-23 | Всесоюзный научно-исследовательский институт метизной промышленности | Двигатель линейного перемещени |
DE4412422A1 (de) * | 1994-04-11 | 1995-10-12 | Werner M Ing Grad Homann | Muskelartiges Kraftelement |
JPH08166003A (ja) * | 1994-12-14 | 1996-06-25 | Hitachi Cable Ltd | アクチュエータ |
RU2137950C1 (ru) * | 1997-09-09 | 1999-09-20 | Водяник Григорий Михайлович | Механическая мышца |
-
2000
- 2000-09-14 RU RU2000117401/06A patent/RU2224916C2/ru not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-04-13 AU AU2001248942A patent/AU2001248942A1/en not_active Abandoned
- 2001-04-13 EP EP01922168A patent/EP1325235A4/en not_active Withdrawn
- 2001-04-13 WO PCT/RU2001/000148 patent/WO2002023050A1/en not_active Application Discontinuation
- 2001-04-13 EA EA200300371A patent/EA005653B1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014113781A1 (en) * | 2013-01-21 | 2014-07-24 | President And Fellows Of Harvard College | Pneumatic sensing actuator |
US10562260B2 (en) | 2013-01-21 | 2020-02-18 | President And Fellows Of Harvard College | Pneumatic sensing actuator |
RU2669437C2 (ru) * | 2014-03-28 | 2018-10-11 | Зе Боинг Компани | Миниатюрный мак-киббеновский исполнительно-приводной механизм |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA200300371A1 (ru) | 2004-04-29 |
AU2001248942A1 (en) | 2002-03-26 |
EA005653B1 (ru) | 2005-04-28 |
WO2002023050A1 (en) | 2002-03-21 |
EP1325235A1 (en) | 2003-07-09 |
EP1325235A4 (en) | 2005-12-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Daerden et al. | Pneumatic artificial muscles: actuators for robotics and automation | |
US10288089B2 (en) | Actuator and method for driving the actuator | |
Felt et al. | Modeling vacuum bellows soft pneumatic actuators with optimal mechanical performance | |
US9506481B1 (en) | High force hydraulic actuator | |
CN1124993A (zh) | 用于大型建筑物的移动阻尼器 | |
US8881471B1 (en) | Guy wire control apparatus and method | |
RU2224916C2 (ru) | Механическая мышца | |
CN108350702B (zh) | 具有形状记忆丝绳索的气撑式张弦结构 | |
CN107810335B (zh) | 致动器 | |
JP2010127429A (ja) | 流体アクチュエータ | |
JPH04145206A (ja) | 中空型弾性伸縮体 | |
Kingsley et al. | Fatigue life and frequency response of braided pneumatic actuators | |
US20090044696A1 (en) | Fluid Pressure Type Actuator | |
Nordin et al. | Simulations of two patterns fiber weaves reinforced in rubber actuator | |
CN112518727A (zh) | 一种整体式螺旋状凸起扭转软体机器人模块 | |
EP1950425A1 (en) | Fluid pressure actuator and exercise device using the same | |
JP6572238B2 (ja) | 波エネルギー変換器 | |
Hariri et al. | Locomotion principles for piezoelectric miniature robots | |
JPS61197806A (ja) | 長さを弾性的に可変とした伸長シリンダ− | |
RU2137950C1 (ru) | Механическая мышца | |
JP2001012414A (ja) | 流体作動式回転駆動装置 | |
KR101226285B1 (ko) | 연질의 밀폐막으로 된 가변형 피스톤을 갖는 탄성구조체 | |
JPH04194406A (ja) | アクチュエータ | |
JP2009024835A (ja) | アクチュエータ | |
CN112372667A (zh) | 内充压单向伸缩柔性驱动器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040915 |