[發(fā)明專利]一種全柔性五穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)及五穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010146584.5
• 申請日: 2010-04-15
• 公開（公告）號: CN101798053A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳貴敏;勾燕潔;劉小院
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B81C99/00
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司 61108
• 代理人: 鮑燕平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于柔性機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，涉及一種全柔性五穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)及五穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法，可被用于開關(guān)、閥門、繼電器、定位裝置、可重構(gòu)裝備等產(chǎn)品中。

背景技術(shù)

自適應(yīng)系統(tǒng)及其他一些領(lǐng)域常用到具有多個穩(wěn)定位置的多穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)。傳統(tǒng)的自適應(yīng)系統(tǒng)通過施加外作用力或摩擦力來使系統(tǒng)保留在需要的穩(wěn)定位置，施加外力的系統(tǒng)需要的能量大，采用摩擦的系統(tǒng)會有損耗進(jìn)而降低系統(tǒng)的效率并可能最終導(dǎo)致系統(tǒng)失效。所以需要有不依靠外作用力或摩擦就可以保留在另外一個或多個穩(wěn)定位置的機(jī)構(gòu)來取代傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)。

現(xiàn)有的一些多穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)為部分柔性機(jī)構(gòu)，裝配和摩擦的問題依然存在，全柔性機(jī)構(gòu)不需要裝配且工作過程中沒有摩擦，損耗更小。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能耗小、無需外力或摩擦作用、結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、穩(wěn)定性好、不需要裝配、重復(fù)精度高的一種全柔性五穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)及五穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種全柔性五穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)，其特征是：包括雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)，第一級柔性固定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和第二級柔性固定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)的左右兩端固定，雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)的梭和第一級柔性固定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的一端連接，第一級柔性固定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的另一端固定，第一級柔性固定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的第一級導(dǎo)向塊與第二級柔性固定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的一端連接，第二級柔性固定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的另一端固定；第二級柔性固定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)借助第一級柔性固定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)存儲的彈性勢能使第二級導(dǎo)向塊在五個獨(dú)立位置上穩(wěn)定平衡。

所述的雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)是雙穩(wěn)態(tài)柔性機(jī)構(gòu)。

所述的第一級柔性固定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括：第一級導(dǎo)向塊、四組柔性梁，在第一級導(dǎo)向塊的上、下兩端各連接兩組柔性梁，每組柔性梁包括第一柔性梁上段、第一柔性梁中段和第一柔性梁下段，第一柔性梁下段與第一柔性梁上段相同，其軸線與第一級導(dǎo)向塊的水平軸線有小于90度夾角，第一級導(dǎo)向塊上方的柔性梁最上端與雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)的梭連接，第一級導(dǎo)向塊下方的柔性梁最下端固定，第一級導(dǎo)向塊有三個穩(wěn)定平衡位置。

所述的第一級導(dǎo)向塊的右端連接有第二級柔性固定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

所述的第二級柔性固定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的中間有第二級導(dǎo)向塊，第二級導(dǎo)向塊的左右兩端各有兩組柔性梁，每組柔性梁分第二柔性梁的左段、第二柔性梁的中段和第二柔性梁的右段，第二柔性梁的右段與第二柔性梁的左段相同，這四組柔性梁軸線是水平的，第二級導(dǎo)向塊左側(cè)的柔性梁的最左端與第一級導(dǎo)向塊連接，第二級導(dǎo)向塊右側(cè)的柔性梁的最右端固定。

所述的第一級柔性固定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中的第一柔性梁中段和第二級柔性固定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中的第二柔性梁的中段的長度和寬度大于第一柔性梁上段、第一柔性梁下段、第二柔性梁的左段、第二柔性梁的右段兩倍以上。

所述的第一級柔性固定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中的第一柔性梁中段和第二級柔性固定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中的第二柔性梁的中段為在運(yùn)動中不會發(fā)生變形的剛性梁。

一種全柔性五穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法，其方法是：第一級導(dǎo)向塊在雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)的梭豎直軸線的左側(cè)，第二級柔性固定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)水平放置構(gòu)成第一穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)?shù)诙墝?dǎo)向塊從第一個穩(wěn)態(tài)平衡位置向上運(yùn)動，其左側(cè)的柔性梁拉動第一級導(dǎo)向塊向右運(yùn)動，第一級導(dǎo)向塊上方的柔性梁變形并推動雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)的梭向上運(yùn)動，梭將在經(jīng)過一個非穩(wěn)態(tài)平衡位置后跳躍到第二個穩(wěn)態(tài)位置，第二級導(dǎo)向塊停留在其初始位置上方的一個穩(wěn)定平衡位置；

如果繼續(xù)向上移動第二級導(dǎo)向塊，柔性梁拉動梭跳回到第一個穩(wěn)態(tài)平衡位置，第一級導(dǎo)向塊停留在其第二穩(wěn)定平衡位置右側(cè)的一個穩(wěn)定平衡位置，第二級導(dǎo)向塊停留在其第二穩(wěn)定平衡位置上方的一個穩(wěn)定平衡位置，形成第三個穩(wěn)態(tài)位置；

向下移動第二級導(dǎo)向塊時，梭、第一級導(dǎo)向塊和柔性梁的運(yùn)動過程和第二級導(dǎo)向塊向上移動時的情況相同，第一級導(dǎo)向塊先跳轉(zhuǎn)到其第二個穩(wěn)定位置，第二級導(dǎo)向塊跳到第四個穩(wěn)定位置；

再將第二級導(dǎo)向塊向下移動，第一級導(dǎo)向塊跳到右側(cè)的第三個穩(wěn)定位置，第二級導(dǎo)向塊跳到第五個穩(wěn)定位置。