一种杆件间内部连接或边界约束刚度可调的恒力机构制造技术

本发明专利技术提供了一种杆件间内部连接或边界约束刚度可调的恒力机构，包括：第一杆件、第二杆件、第一连接件、第二连接件、第三连接件、第一固定结构和第二固定结构；第一杆件与第二杆件通过第一连接件连接，第一杆件与第一固定结构通过第二连接件连接，第二杆件与第二固定结构通过第三连接件连接；第三连接件可沿着第二固定结构做竖向运动。其中本发明专利技术的有益效果是：通过调整受力杆件的边界约束/内部连接刚度来调整整个机构的刚度，进而调节整个机构的输出力，结构简单，减轻/避免摩擦及磨损问题，大幅提高使用寿命，并且大幅提高恒力可调节范围以及有效位移范围，提升系统紧凑性。提升系统紧凑性。提升系统紧凑性。

【技术实现步骤摘要】
一种杆件间内部连接或边界约束刚度可调的恒力机构


[0001]本专利技术涉及恒力控制
，特别涉及一种杆件间内部连接或边界约束刚度可调的恒力机构。

技术介绍

[0002]恒力机构在一定位移范围内能输出几乎恒定的力，对机械夹持、机器人末端执行机构等应用领域非常重要。目前恒力机构的实现方式主要有两种：一种是基于反馈系统的主动恒力系统，第二种是弹簧钢卷成的恒扭弹簧或基于凸轮的恒力机构。主动恒力系统需要复杂的力反馈系统，成本高昂。弹簧钢卷成的恒扭弹簧恒力不可调节。基于凸轮的恒力机构设计及制造复杂，且具有摩擦磨损等问题。
[0003]经过对现有技术的检索发现，专利号为201610003886.4的中国专利公开了一种可调节恒力机构，采用力的组合实现恒力可调节。组合力包括线性弹簧产生的正刚度弹力与凸轮机构产生的负刚度力，其中线性弹簧的力
‑
位移特性曲线的斜率与凸轮机构的力
‑
位移特性曲线斜率的绝对值相等，两者组合后使得最终输出的力为恒力；当改变线性弹簧的预压长度时，线性弹簧的力
‑
位移特性曲线就会向上下平移，而力
‑
位移特性曲线的斜率不会改变，最终与凸轮机构产生的力组合后输出的恒力就会改变。该装置的凸轮机构加工完成后，需要与指定刚度的线性弹簧匹配使用，因此凸轮轮廓复杂且需要较高的加工精度，且凸轮和两个水平移动组件之间存在摩擦磨损，精度和使用寿命较低。
[0004]此外，现有恒力机构的恒力输出是通过稳态跳转的方式实现的，机构的位移范围通常与系统本身尺寸相关，即系统的位移范围受限于主体结构的尺寸。目前已有的恒力机构的有效位移范围均不超过系统本身尺寸的10％
‑
15％，系统紧凑性不足(系统位移范围与系统尺寸相比较小)。在位移需求较高的应用中，这些结构的尺寸也要相应增大，相应地增加系统的重量以及成本。对于空间极为有限(比如微机电系统)或者对结构尺寸/重量有较高要求(比如航空航天或机器人的设计)的应用场景来说，这个限制对恒力机构的设计和应用均提出了极大的挑战。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术中披露了一种杆件间内部连接或边界约束刚度可调的恒力机构，本专利技术的技术方案是这样实施的：
[0006]一种杆件间内部连接或边界约束刚度可调的恒力机构，包括：第一杆件、第二杆件、第一连接件、第二连接件、第三连接件、第一固定结构和第二固定结构；
[0007]所述第一杆件与所述第二杆件通过所述第一连接件连接，所述第一杆件与所述第一固定结构通过所述第二连接件连接，所述第二杆件与所述第二固定结构通过所述第三连接件连接；
[0008]所述第三连接件可沿着所述第二固定结构做竖向运动。
[0009]优选地，所述第一杆件和所述第二杆件为柔性杆件。
[0010]优选地，所述第二连接件选自包括一弹簧和第一结构；
[0011]所述第一结构为滚动滑轮或铰接装置。
[0012]优选地，所述第三连接件包括第二弹簧。
[0013]优选地，所述第一连接件包括第三弹簧和第三转动结构；
[0014]所述第三转动结构为滚动滑轮或铰接装置。
[0015]优选地，所述第一弹簧或所述第二弹簧的数量为2或者2个以上。
[0016]优选地，所述第一弹簧或所述第二弹簧为线性弹簧或转动弹簧。
[0017]本专利技术的优点如下：
[0018]通过调节杆件的边界约束刚度及内部连接刚度等参数对机构的刚度进行调节，进而调节机构的输出力。由于机构的刚度对这些参数的改变非常敏感，故机构的刚度变化范围很大，进而机构的输出力变化范围很大。此外，可根据实际需要，设计第二杆件与第二固定结构之间的滑动距离，这个滑动距离理论上可与整个机构在这个方向上的尺寸相当。对第一杆件、第二杆件及设置的线性弹簧/转动弹簧进行合理设计后，可获得恒力机构，对线性弹簧/转动弹簧的刚度进行调节，就可获得一种可调的恒力机构。和现有的可调恒力机构比较起来，采用本专利技术方法获得的可调恒力机构具有调节简单，恒力调节范围大，有效位移大等优势。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0021]图1为实施例1的结构示意图；
[0022]图2为本专利技术的受力变形曲线示意图；
[0023]图3为本专利技术的另一种受力变形曲线示意图；
[0024]图4为本专利技术在调整成恒力状态时的受力变形曲线示意图；
[0025]图5为实施例2的结构示意图；
[0026]图6为实施例3的结构示意图；
[0027]图7为实施例4的结构示意图。
[0028]在上述附图中，各图号标记分别表示：
[0029]1，第一杆件；
[0030]2，第二杆件；
[0031]3，第一连接件；
[0032]4，第二连接件；
[0033]5，第三连接件；
[0034]6，第一弹簧；
[0035]7，滚动滚轮；
[0036]8，第二弹簧；
[0037]9，第三弹簧；
[0038]100，第一固定结构；
[0039]200，第二固定结构；
[0040]1000，第三连接件的初始位置；
[0041]1000
’
，第三连接件的第一位置；
[0042]1000”，第三连接件的第二位置；
[0043]1000
”’
，第三连接件的第三位置。
具体实施方式
[0044]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0045]实施例1
[0046]在一种具体的实施例1中，如图1所示，本实施例提供了一种恒力可调节的机构，包括：第一杆件1、第二杆件2、第一杆件1与第二杆件2之间的第一连接件3、第一固定结构100、第二固定结构200、第一杆件1与第一固定结构100之间的第二连接件4、第二杆件2与第二固定结构200之间的第三连接件5，其中，第三连接件5能在竖向力的作用下沿第二固定结构200做竖向运动，第二连接件4包括：第一弹簧6和滚动滑轮7。第一弹簧6为线性弹簧。
[0047]在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种杆件间内部连接或边界约束刚度可调的恒力机构，其特征在于，包括：第一杆件、第二杆件、第一连接件、第二连接件、第三连接件、第一固定结构和第二固定结构；所述第一杆件与所述第二杆件通过所述第一连接件连接，所述第一杆件与所述第一固定结构通过所述第二连接件连接，所述第二杆件与所述第二固定结构通过所述第三连接件连接；所述第三连接件可沿着所述第二固定结构做竖向运动。2.根据权利要求1所述的一种杆件间内部连接或边界约束刚度可调的恒力机构，其特征在于，所述第一杆件和所述第二杆件为柔性杆件。3.根据权利要求2所述的一种杆件间内部连接或边界约束刚度可调的恒力机构，其特征在于，所述第二连接件选自包括一弹簧和第一结构；所述第一结...

【专利技术属性】
技术研发人员：康利平，
申请(专利权)人：上海足适智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：