Искусственный мускул

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(73) Патентообладатель Белорусская государственная политехническая академия(71) Заявитель Белорусская государственная политехническая академия(57) 1. Искусственный мускул, содержащий связанное с передаточным механизмом спортивного тренажера полое эластичное звено, заполненное текучей средой, управляемой от электронной вычислительной машины, через механизм регулировки величины нагрузки и регулировки параметров вибрации текучей среды, отличающийся тем, что в качестве текучей среды применена магнитная жидкость, а в качестве механизма регулировки величины нагрузки и регулировки параметров вибрации текучей среды - электромагнит, помещенный на трубопроводе внутри полого эластичного звена и соединенный с источником электропитания через электронную вычислительную машину при помощи упомянутого трубопровода, герметично пропущенного сквозь неподвижную часть полого эластичного звена, подвижная часть которого соединена с передаточным механизмом спортивного тренажера. Полезная модель относится к области спорта и касается устройств для имитации движения конечностей,применяемых в тренажерах. Известен искусственный мускул 1, содержащий управляемое эластичное звено. Однако такое устройство имеет малую универсальность использования. Более универсален искусственный мускул 2, который, наиболее близок к полезной модели. Он содержит связанное с передаточным механизмом спортивного тренажера эластичное звено, заполненное текучей средой, управляемой от электронной вычислительной машины через механизм регулировки величины нагрузки и регулировки параметров вибрации текучей среды. Однако такое устройство обладает сложностью конструкции и повышенной шумностью при эксплуатации. Задачей полезной модели является упрощение конструкции и снижение шумности работы искусственного мускула. Задача решается тем, что в искусственном мускуле, содержащем связанное с передаточным механизмом спортивного тренажера полое эластичное звено, заполненное текучей средой, управляемой от электронной 115 вычислительной машины, через механизм регулировки величины нагрузки и регулировки параметров вибрации текучей среды, в качестве текучей среды применена магнитная жидкость, а в качестве механизма регулировки величины нагрузки и регулировки параметров вибрации текучей среды - электромагнит,помещенный на трубопроводе внутри полого эластичного звена и соединенный с источником электропитания через электронную вычислительную машину при помощи упомянутого трубопровода, герметично пропущенного сквозь неподвижную часть полого эластичного звена, подвижная часть которого соединена с передаточным механизмом спортивного тренажера. Применение в качестве текучей среды магнитной жидкости позволит значительно упростить конструкцию искусственного мускула, так как в этом случае не нужно будет использовать громоздкие устройства создания давления и вибрации, а также большое количество трубопроводов. Величину нагрузки и параметры вибрации можно будет задавать изменяя состояние магнитной жидкости, без создания ее нагнетания и пульсации. Использование электромагнита в качестве механизма регулировки величины нагрузки и регулировки параметров вибрации направлено на создание бесшумного управления этим механизмом, воздействующим на магнитную жидкость. Помещение электромагнита внутри полого эластичного звена будет способствовать возможности непосредственного воздействия на магнитную жидкость электромагнитного поля для задания определенных свойств этой жидкости, соответствующих величинам нагрузки и параметрам вибрации, настраиваемым с помощью электронной вычислительной машины. Размещение электромагнита на трубопроводе позволит жестко закрепить этот магнит внутри полого эластичного звена, не касаясь его внутренних стенок. Это направлено на повышение долговечности звена и на возможность обеспечения такого соотношения зазоров между магнитом и стенками полого эластичного звена, которое обеспечило бы создание эффекта концентрации давления магнитной жидкости на определенных участках этих стенок при включенном электромагните с целью перемещения подвижной части полого эластичного звена. Соединение электромагнита с источником питания через электронную вычислительную машину при помощи трубопровода, герметично пропущенного сквозь неподвижную часть полого эластичного звена, направлено на обеспечение функционирования процесса управления состоянием магнитной жидкости без ее утечек и восполнения, то есть, в замкнутом объеме, а также на возможность автоматизации управления величиной создания нагрузок и вибрации через электронную вычислительную машину. Соединение подвижной части полого эластичного звена с передаточным механизмом спортивного тренажера позволит упростить и повысить надежность преобразования электрического сигнала на электромагните в механическое перемещение подвижной части эластичного звена вместе с передаточным механизмом,так как в этом случае не нужны сложные промежуточные движущиеся механические части. Кроме того, в этом случае полое эластичное звено и будет непосредственно искусственным мускулом, что значительно расширит функциональные возможности спортивного тренажера, на котором он установлен. Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан искусственный мускул в выключенном состоянии, а на фиг. 2 - то же, но в действии. Искусственный мускул содержит связанное с передаточным механизмом 1 спортивного тренажера (не показан) полое эластичное звено 2, выполненное, например, из резины. Звено 2 заполнено текучей средой магнитной жидкостью 3. Свойства жидкости 3 изменяются с помощью электронной вычислительной машины (ЭВМ) 4, управляющей процессом регулировки величины нагрузки и регулировки параметрами вибрации через электромагнит 5. Положительный и отрицательный полюсы электромагнита с помощью проводов 6,пропущенных сквозь трубопровод 7, на котором закреплен электромагнит 5, соединены с источником 8 электропитания через контроллер 9 ЭВМ 4. Трубопровод 7 и провода 6 с помощью прокладок 10 герметично пропущены сквозь неподвижную часть 11 полого эластичного звена 2. Его подвижная часть 12 соединена с передаточным механизмом 1 спортивного тренажера. Искусственный мускул работает следующим образом. В выключенном состоянии ЭВМ 4 через контроллер 9 не подается напряжение от источника 8 питания на электромагнит 5. Поэтому магнитная жидкость 3 не меняет своих свойств и подвижная часть 12 звена 2 находится в состоянии покоя, не перемещая передаточный механизм 1. При выполнении упражнений на спортивном тренажере с помощью ЭВМ 4 задают необходимые величины параметров электрического тока от источника 8 через контроллер 9. Например, задают величины напряжения, частоты, амплитуды и формы генерируемых импульсов. В результате вокруг электромагнита 5 создается электромагнитное поле, силовые линии которого сгущаются возле стенок полого эластичного звена 2, расположенных с меньшим зазором по отношению к электромагниту 5 (фиг.2). Кроме того, изменяется и вязкость магнитной жидкости по частоте, амплитуде и форме генерируемых импульсов. В результате стенки полого эластичного звена 2 будут деформированы под воздействием силоцентрирования электромагнита 5 и появления в зазорах между ним и стенками полого эластичного звена 2 2 115 перепада давления. Поэтому полое эластичное звено 2 сожмется, создав усилие перемещения передаточного механизма 1 и создавая его вибрацию определенной частоты, амплитуды и формы генерируемых импульсов. Спортсмен, выполняя упражнение и преодолевая усилие, созданное на передаточном механизме 1, тренирует свои мышцы с повышенным эффектом из-за стимулирующей вибрации от передаточного механизма 1. Величина сопротивления и параметры вибрации задаются через контроллер 9 ЭВМ 4. Причем полое эластичное звено 2 может выполнять и роль конечности условного противника, старающегося оказать сопротивление спортсмену или нанести ему удар. Использование описанного выше устройства будет способствовать повышению эффективности тренировочного цикла в различных видах спорта. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.