机械工程学报 ›› 2018, Vol. 54 ›› Issue (13): 86-93.doi: 10.3901/JME.2018.13.086
毕树生, 杨其资, 刘浪, 赵宏哲
收稿日期:2017-07-15
修回日期:2017-10-31
出版日期:2018-07-05
发布日期:2018-07-05
通讯作者:
毕树生(通信作者),男,1966年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为全柔性机构及仿生机器人。E-mail:ssbi@buaa.edu.cn
作者简介:杨其资,男,1990年出生,博士研究生。主要研究方向为柔性铰链。E-mail:tehaoxiaozi@126.com
基金资助:BI Shusheng, YANG Qizi, LIU Lang, ZHAO Hongzhe
Received:2017-07-15
Revised:2017-10-31
Online:2018-07-05
Published:2018-07-05
摘要: 零刚度柔性铰链的转动刚度近似为零,克服了普通柔性铰链需要驱动力矩的缺陷,可应用于柔性夹持器等领域。以纯扭矩作用下的内外环柔性铰链为正刚度子系统,研究负刚度机构并匹配正负刚度,可构造零刚度柔性铰链。提出一种负刚度转动机构——曲柄弹簧机构,建模分析了其负刚度特性;通过匹配正负刚度,分析了曲柄弹簧机构的结构参数对零刚度品质的影响;提出一种可定制刚度和尺寸的线性弹簧——菱形片簧串,建立其刚度模型并进行了有限元仿真验证;最终,完成了一种结构紧凑的零刚度柔性铰链样件的设计、加工和测试。测试结果表明:纯扭矩作用下,±18°转角范围内,零刚度柔性铰链的转动刚度比内外环柔性铰链平均降低了93%。所构造的零刚度柔性铰链结构紧凑,零刚度品质高;所提出的负刚度转动机构和可定制刚度的线性弹簧对柔性机构的研究具有较大的参考价值。
中图分类号:
毕树生, 杨其资, 刘浪, 赵宏哲. 基于曲柄弹簧机构的零刚度柔性铰链研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(13): 86-93.
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