[发明专利]一种支持力触觉反馈的多股螺旋弹簧虚拟模型

权利要求书

1.一种支持力触觉反馈的多股螺旋弹簧虚拟模型，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，按层设置多股螺旋弹簧虚拟模型；

在给定虚拟外力F作用下，在柔性体表面任意点O处，分层水平设置相同的多股螺旋弹簧；点O在多股螺旋弹簧中心线上，且多股螺旋弹簧中心线与水平方向垂直；

其中，第i层多股螺旋弹簧的直径为d、中径为D、股数为g；该第i层多股螺旋弹簧分为上下两段，上段水平设置，下段与上段夹角为α；i=1,2,3,4,…,S，S为自然数；

步骤2，多股螺旋弹簧特性设定；

给定虚拟外力F的作用线和多股螺旋弹簧中心线一致，且在虚拟外力F作用下，如果柔性体中共有前M层的多股螺旋弹簧产生变形，则第M层称为变形截止层；其中，M≤S，也就是多股螺旋弹簧的层数至少等于M；

根据多股螺旋特性，设定：

在给定虚拟外力F作用下，第一层多股螺旋弹簧被拉伸或压缩时产生的变形量为X₁，若X₁达到第一层多股螺旋弹簧给定的挠度值X_C1，这种情况下，假定前M-1层多股螺旋弹簧的变形量，均与第一层多股螺旋弹簧给定的挠度值相同，则变形截止层第M层多股螺旋弹簧的变形量，不大于第一层多股螺旋弹簧给定的挠度值；

步骤3，计算任意一层多股螺旋弹簧的弹簧刚度P，其计算公式为；

P=kGd4g8D3]]>

其中，k、G分别为：多股螺旋弹簧的捻索系数、剪切弹性模量；任意一层多股螺旋弹簧的弹簧刚度均相同；

捻索系数k为：

k=(1+μ)cosα1+μcos2α]]>

其中，μ为泊松比；

步骤4，确定任一层多股螺旋弹簧消耗的外力；

第一层多股螺旋弹簧消耗的外力F₁为：

除第一层和变形截止层第M层外，其余各层多股螺旋弹簧消耗的外力F_j为：

F_j=X_C1·P

j的取值范围为2～M-1；

步骤5，变形截止层第M层产生拉伸或压缩的变形量X_M为：

XM=F-Σi=1M-1FiP]]>

步骤6，所述多股螺旋弹簧虚拟模型中，将各层多股螺旋弹簧变形量相加，等效为虚拟柔性体表面的变形：

其中，X为前M层多股螺旋弹簧产生拉伸或压缩变形量之和，X_i为前M-1层中第i层多股螺旋弹簧产生的拉伸或压缩变形量。