[發明專利]一種支持力觸覺反饋的多股螺旋彈簧虛擬模型

無效

• 申請號: 201310751418.1
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103714215A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 張小瑞;楊松;孫偉;宋愛國;趙沁平;牛建偉;朱建棟;沈舒豪
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F9/455
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種支持力觸覺反饋的多股螺旋彈簧虛擬模型，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，按層設置多股螺旋彈簧虛擬模型；

在給定虛擬外力F作用下，在柔性體表面任意點O處，分層水平設置相同的多股螺旋彈簧；點O在多股螺旋彈簧中心線上，且多股螺旋彈簧中心線與水平方向垂直；

其中，第i層多股螺旋彈簧的直徑為d、中徑為D、股數為g；該第i層多股螺旋彈簧分為上下兩段，上段水平設置，下段與上段夾角為α；i=1,2,3,4,…,S，S為自然數；

步驟2，多股螺旋彈簧特性設定；

給定虛擬外力F的作用線和多股螺旋彈簧中心線一致，且在虛擬外力F作用下，如果柔性體中共有前M層的多股螺旋彈簧產生變形，則第M層稱為變形截止層；其中，M≤S，也就是多股螺旋彈簧的層數至少等于M；

根據多股螺旋特性，設定：

在給定虛擬外力F作用下，第一層多股螺旋彈簧被拉伸或壓縮時產生的變形量為X₁，若X₁達到第一層多股螺旋彈簧給定的撓度值X_C1，這種情況下，假定前M-1層多股螺旋彈簧的變形量，均與第一層多股螺旋彈簧給定的撓度值相同，則變形截止層第M層多股螺旋彈簧的變形量，不大于第一層多股螺旋彈簧給定的撓度值；

步驟3，計算任意一層多股螺旋彈簧的彈簧剛度P，其計算公式為；

P=kGd4g8D3]]>

其中，k、G分別為：多股螺旋彈簧的捻索系數、剪切彈性模量；任意一層多股螺旋彈簧的彈簧剛度均相同；

捻索系數k為：

k=(1+μ)cosα1+μcos2α]]>

其中，μ為泊松比；

步驟4，確定任一層多股螺旋彈簧消耗的外力；

第一層多股螺旋彈簧消耗的外力F₁為：

除第一層和變形截止層第M層外，其余各層多股螺旋彈簧消耗的外力F_j為：

F_j=X_C1·P

j的取值范圍為2～M-1；

步驟5，變形截止層第M層產生拉伸或壓縮的變形量X_M為：

XM=F-Σi=1M-1FiP]]>

步驟6，所述多股螺旋彈簧虛擬模型中，將各層多股螺旋彈簧變形量相加，等效為虛擬柔性體表面的變形：

其中，X為前M層多股螺旋彈簧產生拉伸或壓縮變形量之和，X_i為前M-1層中第i層多股螺旋彈簧產生的拉伸或壓縮變形量。