变刚度装置及变刚度装置的应用制造方法及图纸

本申请公开一种变刚度装置，包括：变刚度机构、驱动机构和固定机构，其中，固定机构包括第一固定部和第二固定部；变刚度机构的纵轴方向的一端与第一固定部相连接，另一端与第二固定部相连接；驱动机构包括柔顺结构件，柔顺结构件的第一端被牵引沿纵轴方向有位移，第二端连接变刚度机构，柔顺结构件，被配置为基于被牵引的第一端的运动向变刚度机构施加非纵轴方向的横向力；变刚度机构呈圆周阵列分布与固定机构相连接。本申请的变刚度机构可以实现刚度大范围连续变化。本申请解决现有技术中隔振装置的刚度变化较小、结构复杂且驱动装置体积大的技术问题。大的技术问题。大的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
变刚度装置及变刚度装置的应用


[0001]本申请属于工程元部件
，具体而言，涉及一种变刚度装置及变刚度装置的应用。

技术介绍

[0002]目前，变刚度装置已广泛应用到各个领域，并且不同领域对变刚度装置的需求各不相同。例如，在车辆领域，需要通过调节汽车悬架的刚度变化可以使汽车具有更好的环境适应性和乘坐舒适性；在机器人领域，需要机械臂具有较大的刚度来保证位置精度，同时还需要具有一定的柔顺性来保证交互的安全性，以及需要根据负载的质量来不断改变刚度；在航空航天领域，高精度高稳定性的遥感卫星需要采用变刚度装置对卫星上的动量轮、CMG(Control Moment Gyro，控制力矩陀螺)、制冷机等活动部件引起的在轨振动进行抑制，并且变刚度装置的刚度变化范围越大，对振动的抑制效果越好，越有利于实现系统的高精高稳指标。另外，变刚度装置及其被隔振的设备在经历主动段发射环境时，由于动态响应在共振频率处会被放大，变刚度装置的刚度越高对共振放大影响越小，从而越有利于保障变刚度装置及其被隔振的设备的性能与安全。因此变刚度装置是必不可少的。然而，已有的变刚度装置的刚度变化较小，结构复杂，驱动装置较大，不易于集成到机器人内部或者用于仪器的隔振装置中，因此现有的变刚度装置难以满足上述需求。
[0003]针对上述现有技术中隔振装置的刚度变化较小、结构复杂且驱动装置体积大的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种变刚度装置及变刚度装置的应用，以至少解决现有技术中隔振装置的刚度变化较小、结构复杂且驱动装置体积大的技术问题。
[0005]根据本申请实施例提供了一种变刚度装置，包括：变刚度机构、驱动机构和固定机构，其中，
[0006]所述固定机构包括第一固定部和第二固定部；
[0007]所述变刚度机构的纵轴方向的一端与所述第一固定部相连接，另一端与所述第二固定部相连接；
[0008]所述驱动机构包括柔顺结构件，所述柔顺结构件的第一端被牵引沿所述纵轴有位移，第二端连接所述变刚度机构，所述柔顺结构件，被配置为基于被牵引的第一端的运动向所述变刚度机构施加非所述纵轴方向的横向力；
[0009]所述变刚度机构呈圆周阵列分布与所述固定机构相连接。
[0010]在上述任一实施例的基础上，所述变刚度机构包括细长梁。
[0011]在上述任一实施例的基础上，所述柔顺结构件包括弹簧和柔性铰链结构中的至少之一。
[0012]在上述任一实施例的基础上，所述柔性铰链结构包括铰链，以及与铰链连接的弯
曲梁结构。
[0013]在上述任一实施例的基础上，所述变刚度机构与所述第一固定部的连接方式为固定连接或铰接；
[0014]所述变刚度机构与所述第二固定部的连接方式为固定连接或铰接。
[0015]在上述任一实施例的基础上，所述柔顺结构件与所述变刚度机构的中间部位铰接。
[0016]在上述任一实施例的基础上，所述变刚度机构，被配置为受所述横向力产生弯曲变形或扭转变形，以改变自身的刚度。
[0017]在上述任一实施例的基础上，所述驱动机构还包含电机和联轴器，所述电机与所述柔顺结构件通过所述联轴器连接，所述电机通过所述联轴器带动所述柔顺结构沿所述纵轴方向平移。
[0018]在上述任一实施例的基础上，所述铰接包括柔性铰接、非柔性铰接。
[0019]根据上述任一实施例的变刚度装置，本申请提供了一种将所述变刚度装置作为机械臂关节或者机械臂末端的应用。
[0020]在上述任一实施例的基础上，所述应用得到的Steward装置，所述变刚度装置串联于Steward装置的驱动臂中。
[0021]在上述任一实施例的基础上，所述应用得到的串联机械臂，所述变刚度装置串联于串联机械臂中。
[0022]在上述任一实施例的基础上，所述应用得到的足式行走装置，所述足式行走装置的腿部为所述变刚度装置。
[0023]在上述任一实施例的基础上，所述应用得到的控制力矩陀螺，所述控制力矩陀螺的隔振装置为所述变刚度装置。
[0024]在本申请实施例中，可以通过电机驱动改变柔顺结构件作用在变刚度机构的横向力来改变其刚度特性，从而实现大范围的连续可控的刚度变化，以较小的能量损耗实现刚度的控制。
附图说明
[0025]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0026]图1是根据本申请实施例的一种变刚度装置的结构示意图；
[0027]图2是根据本申请实施例的变刚度装置的初始状态的结构示意图；
[0028]图3是根据本申请实施例的变刚度装置的受力状态的结构示意图；
[0029]图4是根据本申请实施例的一种柔顺结构件的结构示意图；
[0030]图5是根据本申请实施例的一种柔性铰链的结构示意图；
[0031]图6是根据本申请实施例的变刚度机构的分布示意图；
[0032]图7是根据本申请实施例的一种普通铰链的结构示意图；
[0033]图8是根据本申请实施例的一种Steward装置的结构示意图；
[0034]图9是根据本申请实施例的一种串联机械臂的结构示意图；
[0035]图10是根据本申请实施例的一种控制力矩陀螺的结构示意图。
[0036]附图标记：
[0037]10：变刚度装置；11：变刚度机构；12：驱动机构；13：固定机构；
[0038]131：第一固定部；132：第二固定部；
[0039]121：电机；122：联轴器；123：柔顺结构件；
[0040]400：柔性铰链结构；401：铰链；402：弯曲梁结构；
[0041]500：柔性铰链；700：普通铰链；
[0042]20：Steward装置；21：第一驱动臂；22：第二驱动臂；
[0043]30：串联机械臂；31：第一机械臂；32：第二机械臂。
[0044]40：控制力矩陀螺。
具体实施方式
[0045]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0046]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变刚度装置，其特征在于，包括：变刚度机构、驱动机构和固定机构，其中，所述固定机构包括第一固定部和第二固定部；所述变刚度机构的纵轴方向的一端与所述第一固定部相连接，另一端与所述第二固定部相连接；所述驱动机构包括柔顺结构件，所述柔顺结构件的第一端被牵引沿所述纵轴有位移，第二端连接所述变刚度机构，所述柔顺结构件，被配置为基于被牵引的第一端的运动向所述变刚度机构施加非所述纵轴方向的横向力；所述变刚度机构呈圆周阵列分布与所述固定机构相连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述变刚度机构包括细长梁。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述柔顺结构件包括弹簧和柔性铰链结构中的至少之一。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述柔性铰链结构包括铰链，以及与铰链连接的弯曲梁结构。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述变刚度机构与所述第一固定部的连接方式为固定连接或铰接；所述变刚度机构与所述第二固定部的连接方式为固定连接或铰接。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述柔顺结构件与所述变刚...

【专利技术属性】
技术研发人员：周春燕，赵彪，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：