БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ МИКРОСХВАТ
BIMETALLIC MICROGRIPPER

Изобретение относится к области микроробототехники и может быть использовано в качестве исполнительного устройства микроманипулятора.
Известен пьзоэлектрический схват, содержащий основу охвата, тяги и пьезоприводы, к основе схвата одним концом жестко прикреплен пьезопривод, а второй конец пьезопривода соединен с тягой при помощи скобы, соединение выполнено с возможностью скольжения тяги вдоль пьезопривода, и тяги прикреплены к основе схвата при помощи винта, причем пьезопривод выполнен в виде плоских пьезоэлектрических элементов [патент РФ №2172239, кл. B25J 7/00, опубл. 20.08.2001, БИ №23].
Основным недостаткам данного устройства является наличие механических передач. У данного устройства также неудовлетворительные массовые и габаритные характеристики (натурный образец в длине составляет около 100 мм, ширине - 30 мм).
Известен также схват микроманипулятора, содержащий основу схвата, кисть схвата, упругодеформируемые зажимные пальцы, привод, выполненный в виде линейного электромагнитного двигателя, содержащего якорь из ферромагнитного материала и единственную систему обмоток электромагнита, тягу, выполненную в виде выдвижного звена с трубчатым концом, причем якорь линейного электродвигателя жестко соединяет основу схвата с кистью, к которой жестко закреплены зажимные пальцы, связанные между собой возвратной пружиной, а обмотка электромагнита установлена в выдвижном звене, расположенном коаксиально с якорем и кистью схвата [патент РФ №2259915, кл. B25J 7/00, опубл. 10.09.2005, БИ №25].
Из основных недостатков данного устройства можно отметить конструктивную сложность, а также вероятность электромагнитных наводок со стороны электромагнитного двигателя на объекты микросреды.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является электростатический микросхват, содержащий основу, корпус, зажимные пальцы из электроизоляционного материала, приводы, выполненные в виде электростатических преобразователей, содержащих подвижную и неподвижную электропроводниковые плоскопараллельные пластины со слоем упругого диэлектрика между ними [патент РФ №2266190, кл. B25J 7/00, опубл. 20.12.2005, БИ №35].
Основным недостатком прототипа являются низкие по величине значения сил, развиваемых электростатическим приводом для зажима и удержания микрообъектов. Следует также отметить низкую надежность указанного устройства из-за возможности возникновения электрического пробоя.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является улучшение эксплуатационных характеристик, связанное с увеличением сил удержания микрообъектов, а также повышение надежности.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в биметаллическом микросхвате, содержащем основу, пальцы микросхвата, в отличие от прототипа, пальцы микросхвата выполнены из биметаллических пластин, концы которых неподвижно закреплены в подогревающем термоэлементе, а с обратной стороны подогревающего термоэлемента установлен термоэлектрический модуль на основе эффекта Пельтье.
На чертеже представлена конструкция биметаллического микросхвата.
Биметаллический микросхват (фиг.1) содержит основание 1, пальцы 2 микросхвата, выполненные из биметаллических пластин, термоэлемент 3 и термоэлектрический модуль 4 на основе эффекта Пельтье.
Биметаллический микросхват работает следующим образом.
При пропускании электрического тока через термоэлемент 3 происходит нагревание биметаллических пластин, которые при увеличении температуры изгибаются, в результате их концы сводятся, тем самым реализуется операция захвата микрообъекта.
Вторая фаза работы - выпускание реализуется охлаждением термоэлемента 3 термоэлектрическим модулем 4 на основе эффекта Пельтье. При подаче электрического напряжения термоэлектрический модуль 4 поглощает тепло термоэлемента 3, вызывая охлаждение биметаллических пластин, что приводит к размыканию их концов и реализации таким образом операции выпускания микрообъекта.
Следует отметить, что величина перемещения пальцев микросхвата легко регулируется изменением тока через термоэлемент. Величина силы сжатия пальцев микросхвата может варьироваться в широком диапазоне подбором геометрических параметров биметаллических пластин, а также используемыми металлами. Надежность удержания микрообъектов обеспечивается поддержанием температуры биметаллических пластин в заданном диапазоне.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики микросхвата, связанные с увеличением силы удержания микрообъектов, а также повысить надежность операций захвата-удержания микрообъектов.