[發明專利]接觸式剛度切換裝置及使用其的剛柔耦合運動平臺和方法

有效

• 申請號: 201811452523.4
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109465652B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 曾丹平;楊志軍;李艷龍;潘加鍵;黃瑞銳
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B23Q1/26
• 分類號: B23Q1/26
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

1.一種帶剛度切換裝置的剛柔耦合平臺，所述剛柔耦合平臺包括：中空剛性框架、核心運動平臺和柔性鉸鏈；

所述中空剛性框架通過所述柔性鉸鏈與所述核心運動平臺連接；

其特征在于，所述剛柔耦合平臺還包括剛度切換裝置；

所述剛度切換裝置固定于所述中空剛性框架與所述核心運動平臺之間的空隙；

所述剛度切換裝置包括致動機構和楔形塊；

所述致動機構控制所述楔形塊在所述空隙中移動，以改變所述核心運動平臺與所述剛性框架之間的所述空隙大小，從而改變所述柔性鉸鏈的剛度；

所述楔形塊包括上端楔形塊和下端楔形塊；

所述致動機構包括軸、彈簧、電磁鐵和推拉電磁鐵；

所述上端楔形塊固定在所述軸的上端，兩個所述楔形塊之間均設置有彈簧，下端楔形塊的下方設有電磁鐵，軸的下端連接推拉電磁鐵。

2.根據權利要求1所述的帶剛度切換裝置的剛柔耦合平臺，其特征在于，

所述剛性框架和/或所述核心運動平臺留有通孔；

所述軸穿過所述通孔與所述剛性框架和/或所述核心運動平臺連接；

所述彈簧包括上彈簧和下彈簧；

所述上彈簧設置在所述通孔與所述上端楔形塊之間；

所述下彈簧設置在所述通孔與所述下端楔形塊之間。

3.根據權利要求2所述的帶剛度切換裝置的剛柔耦合平臺，其特征在于，所述通孔應預留出一定的余量，給軸留出一個橫向的運動空間。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的帶剛度切換裝置的剛柔耦合平臺，其特征在于，所述致動機構還包括上端固定擋塊和下端固定擋塊；

所述上端楔形塊通過所述上端固定擋塊固定在軸的上端；

所述電磁鐵設置于所述下端楔形塊與所述下端固定擋塊之間。

5.根據權利要求1-3中任一項所述的帶剛度切換裝置的剛柔耦合平臺，其特征在于，在所述剛性框架與所述核心運動平臺間設置有限位裝置和/或阻尼器。

6.根據權利要求1-3中任一項所述的帶剛度切換裝置的剛柔耦合平臺，其特征在于，所述中空剛性框架的內側和/或所述核心運動平臺的外側有與所述楔形塊配合的斜度。

7.根據權利要求1-3中任一項所述的帶剛度切換裝置的剛柔耦合平臺，其特征在于，所述柔性鉸鏈為直梁型或切口型柔性鉸鏈。

8.一種精密運動平臺，其特征在于，所述精密運動平臺包括機座、固定在所述機座上的直線導軌、導軌滑塊、權利要求1-7任一項所述的帶剛度切換裝置的剛柔耦合平臺、直線驅動器、位移傳感器；

所述剛柔耦合平臺中的核心運動平臺與所述直線驅動器連接，所述剛性框架通過所述導軌滑塊與所述直線導軌連接；

所述位移傳感器與所述核心運動平臺連接，用于測量所述核心運動平臺在運動方向上的位移。

9.一種控制權利要求8所述的精密運動平臺的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1.所述直線驅動器直接驅動所述核心運動平臺，在驅動力未能克服所述剛性框架靜摩擦時，所述剛度切換裝置不工作，所述核心運動平臺通過所述柔性鉸鏈的彈性變形產生微小位移，實現精密微進給；

S2.當驅動力加大時，克服了摩擦力，帶動所述剛性框架運動，而此時彈性變形增大到一定程度，進入限位狀態，所有的驅動力傳遞到所述剛性框架進行高速運動，此時剛度切換裝置進入工作狀態，所述剛度切換裝置將所述柔性鉸鏈“鎖死”，不能發生彈性變形；

S3.當停止時，所述核心運動平臺先制動，通過所述柔性鉸鏈帶動所述剛性框架制動，當所述剛性框架完全制動后，剛度切換裝置結束工作，此時所述剛度切換裝置對所述柔性鉸鏈“解鎖”，發生彈性變形衰減振動能量。