Введение в робототехнику. Цикловое управление манипуляторами и технологическим оборудованием, страница 20

В последнее время все большую популярность завоевывают устройства, основанные на магнитореологическом (МРЭ) и элекгрореологическом (ЭРЭ) эффектах. Они состоят в том, что специальные суспензии — магнитореологическая (МРС) и электрореологическая (ЭРС)— сильно (но обратимо) увеличивают свою эффективную вязкость соответственно в магнитном и электрическом полях.

Жидкости, изменяющие свою вязкость в магнитном поле, известны сравнительно давно — это так называемые феррожидкости. Существует много изобретений, основанных на применении феррожидкостей в различных областях техники (смазка подшипников, теплопередающие системы, магнитожидкостные дисплеи, динамики и др.). В 60-е годы в США собирались даже делать на основе феррожидкостей амортизатор для пусковых установок ракет «Поларис» на подводных лодках. По идее этот амортизатор должен был фиксировать шахту в момент пуска и демпфировать ее колебания в походе. Однако тот факт, что вязкость феррожидкостей невоз­можно увеличить более чем в 2—3 раза, делает многие существующие изобретения неработоспособными. Про­цент твердой фазы в МРС невелик, поэтому удельный вес ее меньше. Таким образом, МРС обладает несомнен­ными преимуществами по сравнению с феррожидкостями. Однако следует учитывать, что МРС — неньютонов­ская (нелинейная) жидкость, она вязкопластичная. Это означает, что для нее существует некий уровень перепа­да давления, ниже которого жидкость не потечет. В маг­нитном поле повышается предел текучести МРС, появля­ется анизотропия тепло- и электропроводности. Все эти свойства могут быть использованы в устройствах робо­тотехники. ЭРС, как и МРС, является нелинейной. В электриче­ском поле у ЭРС также появляется анизотропия тепло- и электропроводности. Кроме того, ЭРС обладает «склеи­вающим» свойством. Если на поверхность столика с электродами нанести ЭРС, поставить на нее непроводя­щую деталь и подать на электроды напряжение, то де­таль «приклеится», величина сопротивления сдвигу такой детали зависит от площади опорной поверхности, ее ше­роховатости, толщины слоя суспензии и напряженности электрического поля.

МРС и ЭРС имеют определенные достоинства и не­достатки. К достоинствам МРС относятся низкое рабо­чее напряжение, слабая чувствительность к температуре; к недостаткам — необходимость использования тяжелых и громоздких магнитопроводов. ЭРС хороша тем, что обладает «склеивающими» свойствами, позволяет создавать простые и компактные дроссели; недостатки ее—­высокие напряжения (потребляемая мощность, так же  как и у МРС, очень мала) и сильная чувствительности к температуре.

В робототехнике применяются такие устройства, созданные на основе МРС, как датчик давления, электромагнитный жидкостный регулятор давления клапанов, электромагнитный клапан, устройство для измерения угла наклона, акселерометр и др. Магнитореологический демпфер позволяет активный пневматический привод робота с цикловой системой управления превратить в пассивный привод с контурной системой управления. Для этого параллельно основному пневмоцилиндру робота устанавливается гидравлический цилиндр, заполненный МРС и содержащий магнитореологический дроссель. Управляя с помощью электрических сигналов вязкостью МРС в дросселе, можно управлять скоростью, ускорением и перемещением штока основного пневмоцилиндра. Существуют также магнитореологические амортизаторы и муфты. Обе эти группы механизмов являются сейчас предметом специальных исследований.

На основе ЭРЭ могут быть созданы смесители, насосы, жидкие электрогенераторы, преобразователи тока, электрокинетические весы, селективная передача, аналоги элементов электронной логики. Однако наибольший интерес представляют устройства для запирания и регулирования расхода жидкости, муфты сцепления, тормоза, демпфиры, а также схваты, манипуляторы, датчики.

Самым простым схватом может быть упоминавшийся выше столик. Он незаменим там, где необходимо брать детали за верхнюю поверхность, шероховатую, где пневмоприсоска не может быть использована.