[发明专利]一种基于接触辅助的变刚度弯曲增强装置

说明书

一种基于接触辅助的变刚度弯曲增强装置，包括刚性接触块、刚性板和柔性件；柔性件竖直放置，柔性件依次穿过若干个平行刚性板的几何中心，且与刚性板固定设置，每个刚性板的外围均固定设置有厚度大于刚性板的刚性接触块。本发明中柔性件因其柔顺特性在受到负载时会发生弯曲，弯曲会带动与其固定连接的所有刚性板以及与所有刚性板固定连接的所有刚性接触块一起运动，弯曲到刚性接触块相互接触时，弯曲刚度会进一步变大，以此类推，逐渐实现变刚度，起到在弯曲过程中的辅助作用，此时基于接触辅助的变刚度弯曲增强装置就可以承受较大负载，以满足所需的运动和力学要求。

技术领域

本发明涉及柔顺机构领域，特别涉及一种基于接触辅助的变刚度弯曲增强装置。

背景技术

传统的大多数柔性弯曲机构是一种能在外部载荷作用下、借助自身材料的弹性变形在相邻两个刚性构件之间产生相对转动的运动副结构形式。与传统的刚性运动副相比，柔性弯曲机构具有零件数少、结构简单、无间隙、无摩擦、减少装配和维护工作量、提高运动精度和装置寿命等优点，故可应用于精密定位、精密传动以及机器人系统等领域。然而，由于自身柔顺特性的限制，柔性弯曲机构在弯曲过程中，其刚度比较小而且随着弯曲角度的越来越大，装置的承载能力越来越弱，更谈不不上承受大负载，这在实际应用中是无法克服的，因此严重影响柔性弯曲机构的适用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于接触辅助的变刚度弯曲增强装置，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：、

一种基于接触辅助的变刚度弯曲增强装置，包括刚性接触块、刚性板和柔性件；柔性件竖直放置，柔性件依次穿过若干个平行刚性板的几何中心，且与刚性板固定设置，每个刚性板的外围均固定设置有厚度大于刚性板的刚性接触块。

进一步的，刚性板为矩形板，刚性接触块为矩形板状，矩形板的两端均垂直固定设置有矩形板状的刚性接触块。

进一步的，同一侧的每相邻的两个刚性板上的刚性接触块之间的间距自最下端到最上端间距逐渐增大；另一侧的每相邻的两个刚性板上的刚性接触块之间的间距相同或间距为零。

进一步的，柔性件为柔性框架结构，两个C字型柔性框架相对设置形成柔性框架结构。

进一步的，刚性板为圆板，刚性接触块为环形板，环形板固定套设在圆板边缘，且环形板的厚度大于圆板的厚度。

进一步的，每相邻的两个刚性板上的刚性接触块之间的间距自最下端到最上端间距逐渐增大。

进一步的，柔性件为柔性环状体；柔性环状体为柔性中空管。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明中柔性件因其柔顺特性在受到负载时会发生弯曲，弯曲会带动与其固定连接的所有刚性板以及与所有刚性板固定连接的所有刚性接触块一起运动，弯曲到刚性接触块相互接触时，弯曲刚度会进一步变大，以此类推，逐渐实现变刚度，起到在弯曲过程中的辅助作用，此时基于接触辅助的变刚度弯曲增强装置就可以承受较大负载，以满足所需的运动和力学要求。

本发明采用单片式结构设计，结构简单、造价低廉、使用可靠、易扩展、变刚度、承受大负载、运动稳定性强。

本发明中柔性件为柔性材料，具有良好的转动特性、抗冲击特性、人机交互安全性。

附图说明

图1为基于接触辅助的变刚度弯曲增强装置立体结构示意图；

图2为双旋转自由度基于接触辅助的变刚度弯曲增强装置立体结构示图；

图3为实施例3结构示意图；

图4为实施例4结构示意图；