[实用新型]一种增益随输入力增大的紧凑型柔顺正交位移放大机构

说明书

本实用新型提供一种增益随输入力增大的紧凑型柔顺正交位移放大机构，包括供输入力作用的刚性输入端、左刚性输出端、右刚性输出端、左变截面梁、右变截面梁、左待定等直梁和右待定等直梁；左变截面梁、左刚性输出端和左待定等直梁依次连接，左变截面梁远离左刚性输出端的一端与刚性输入端的下端面连接；右变截面梁、右刚性输出端和右待定等直梁依次连接，右变截面梁远离右刚性输出端的一端与刚性输入端的下端面连接；左变截面梁、左刚性输出端和左待定等直梁与右变截面梁、右刚性输出端和右待定等直梁沿刚性输入端的中心轴左右镜像对称设置。该机构在单向输入力的作用下可以实现正交位移转换和位移放大，其具有机构增益随输入力增大的优点。

技术领域

本实用新型涉及柔顺位移放大机构，更具体地说，涉及一种增益随输入力增大的紧凑型柔顺正交位移放大机构，可应用于精密工程、微操作机器人等领域。

背景技术

柔顺机构是指利用其柔性部分的弹性变形来传递或者转换力、运动或能量的一种机构，由于柔顺机构具有无摩擦、无间隙、免润滑、免装配和运动精度高等优点，因此，其广泛应用于精密工程、微操作等领域。

在精密工程和微操作中，一方面常需要将驱动器(如压电叠堆驱动器、静电梳齿状驱动器)有限的输出行程扩大，以实现大的工作空间和灵活的微操作；另一方面，常需要将驱动器的直线输出位移方向转化为与之相垂直的平行夹持(即正交位移转换)，以实现精密稳定的操作。由于上述两方面原因，同时实现位移放大和正交位移转换是精密工程与微操作领域的研究热点。

在现有的柔顺正交位移放大机构中，桥式放大机构是一种典型实现形式，但这种机构仅在双向对称输入力的条件下方可实现正交位移转换，因此限制了其应用范围。有的柔顺正交位移放大机构虽然可在单向输入力的条件下实现正交位移放大，但由于几何非线性，随着输入力的增大，机构的增益逐步降低，因此不利于大的工作空间和灵活微操作的实现。有的柔顺正交位移放大机构虽然可在单向输入力的条件下实现正交位移放大，且在考虑几何非线性情况下，随着输入力增大，机构的增益基本恒定，但由于采用了多级机构型式，因此不利于紧凑性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种增益随输入力增大的紧凑型柔顺正交位移放大机构，该柔顺正交位移放大机构在单向输入力的作用下可以实现正交位移转换，同时，其具有机构增益随输入力增大的优点，有利于大的工作空间和灵活微操作的实现，适合应用于精密工程和微操作机器人等领域。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种增益随输入力增大的紧凑型柔顺正交位移放大机构，其特征在于：包括供输入力作用的刚性输入端、左刚性输出端、右刚性输出端、左变截面梁、右变截面梁、左待定等直梁和右待定等直梁；所述左变截面梁、左刚性输出端和左待定等直梁依次连接，左变截面梁远离左刚性输出端的一端与刚性输入端的下端面连接；所述右变截面梁、右刚性输出端和右待定等直梁依次连接，右变截面梁远离右刚性输出端的一端与刚性输入端的下端面连接；

所述左变截面梁、左刚性输出端和左待定等直梁与右变截面梁、右刚性输出端和右待定等直梁沿刚性输入端的中心轴左右镜像对称设置；所述左变截面梁由左上柔顺铰链、左侧中间等直梁和左下柔顺铰链依次连接组成，并且左上柔顺铰链位于左下柔顺铰链的左上方。

所述左上柔顺铰链的尺寸与左下柔顺铰链的尺寸相同。

所述左上柔顺铰链的长度l_h，左侧中间等直梁的长度l_m，以及左上柔顺铰链的轴线和左下柔顺铰链轴线的间距t_r满足以下条件：

l_h+l_m>t_r。

所述左待定等直梁的下端面固定(例如：与框架固定)，其上端面与左刚性输出端连接；所述左待定等直梁与左刚性输出端连接处的中点位于左下柔顺铰链中心轴线的右侧，并位于左待定等直梁下端面中心左侧。