[發明專利]一種含柔順關節的平面四桿機構實驗裝置

無效

• 申請號: 201110100346.5
• 申請日: 2011-04-21
• 公開（公告）號: CN102269652A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 佀國寧
• 申請（專利權）人: 佀國寧
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種實驗裝置，具體為一種含柔順關節平面四桿機構實驗裝置。

背景技術

柔順機構(Compliant?Mechanisms)是一種利用機構構件自身的柔性變形來完成運動和力的傳遞及轉換的新型機構。同傳統剛性機構相比，柔順機構在降低成本和提高性能方面有許多優點，它能減少零件數目，縮短裝配時間，簡化制造過程，降低了機構的摩擦、磨損和噪聲。因此，柔順機構引起了學者們的廣泛興趣，成為世界范圍內新興的研究領域。從20世紀80年代后期開始，柔順機構就開始引起了機械科學家和工程師們的高度重視，其研究成果已經在一些日常和有要求特殊的行業上開始應用，如：日常用品、自行車、汽車、精密測量儀器等，尤其是在輕型、微型化領域有著廣泛的應用前景，比如，在微機電系統(MEMS)中，柔順機構有著巨大的優勢和潛力，它可以較大地提高MEMS中機械部分的尺寸微小化程度和機構的工作性能，從而大大促進MEMS領域的發展。

柔順關節是指關節通過本身的彈性變形來實現關節的轉動。柔順關節的由于不含有鉸鏈使其在惡劣條件下變的更加可靠。人們已經設計出了含柔順桿的四桿機構，等。近年來，人們又提出了含柔順關節的2R串聯機器人和3R串聯機器人。

目前，由于柔順機構為機構學的新領域，同時對于柔順關節的研究非常少，對含柔順關節的平面四桿機構的實驗裝置目前還沒有文獻進行報道

發明內容

為了驗證柔順關節的實驗性能，以及進一步深入探索柔含柔順關節的平面四桿機構的的動力學特性和規律，本發明提供了一種含柔順關節的平面四桿機構實驗的裝置，并設計了一種驅動裝置，而且能夠方便實現剛性桿的不同的初始轉角可以實現含柔順關節的平面四桿機構不同初試位置的實驗要求。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。包括第一剛性桿、柔順關節和第二剛性桿，第一剛性桿和固定端鉸接，第一剛性桿和第二剛性桿通過柔順關節固定連接，第二剛性桿和第三剛性桿通過鉸鏈進行鏈接，第3剛性桿通過鉸鏈與固定端鉸接，伺服電機與圓盤的中心固結在一起，帶動圓盤旋轉。圓盤通過皮帶與第三剛性桿的固定鉸接端連接，從而帶動第三剛性桿的轉動。第一剛性桿固定端的鉸接心，第三剛性桿的固定端的鉸接心和圓盤的中心在同一水平線上。

本發明的有益效果是，在實驗測試過程中，通過改變輸入電機的轉速，來實現主動桿的轉速，可以實現柔順關節在不同初始角情況下的變形。柔順關節是一種新的連接方式，由于沒有鉸鏈的存在使得可靠性增加，為實驗結果更為精確提供保障。該套機構結構簡單，操作容易，成本低。

附圖說明

圖1本發明的結構示意圖

圖中：1、第一剛性桿，2、柔順關節，3、第二剛性桿，4、第三剛性桿，5、皮帶，6、圓盤，7、伺服電機。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明：

本實施例包括第一剛性桿、柔順關節、第二剛性桿、第三剛性桿、圓盤和伺服電機。通過改變第三剛性桿的轉角，可以測試柔順關節的變化范圍。

伺服電機和第三剛性桿，為實驗提供力和運動；該機構可以通過改變電機的轉速，第三剛性桿的長短，第二剛性桿的的初始角，實現柔順關節四桿機構不同運動速度，不同初試角兩種情況下的實驗研究。下面對其進行詳細說明。

如圖1所示，本實施例中的含柔順關節四桿機構包括剛性桿1、柔順關節、剛性桿3。其中：剛性桿1的左端與固定端是通過鉸鏈連接，可以旋轉。剛性桿1的右端與柔順關節2的左端是固定連接在一起的，兩者之間不可以旋轉。柔順關節2的右端與剛性桿3是通過鉸鏈連接，兩者之間不可以旋轉。剛性桿3和剛性桿4通過鉸鏈連接。剛性連桿5與固定端鉸接，電機帶動圓盤6旋轉，圓盤通過皮帶帶動剛性桿5旋轉。伺服電機8與圓盤7的中心固接在一起。

剛性桿1的固定端的中心、剛性桿4的固定端的中心，圓盤的中心在同一水平線上

本實施例中柔順關節參考尺寸為：初始角120°；厚度：0.3mm，寬度：3mm。柔順關節并不唯一，可以更換不同尺寸的柔順關節進行實驗。

本實施例是采用伺服電機進行驅動，從而實現柔順關節在不同轉角下的運動，剛性桿4在一個較大的輸入范圍內運動，并且可以實現柔順關節不同轉角的實驗要求。