[发明专利]电致动材料平面四杆机构轨迹综合实验平台及其实验方法

说明书

本发明公开了一种电致动材料平面四杆机构轨迹综合实验平台及其实验方法。电致动材料平面四杆机构轨迹综合实验平台用于拟合电致动材料平面四杆机构的活动轨迹，其包括机架、驱动模块一、电致动杆，平面四杆机构设置在机架上。平面四杆机构包括输入杆、连杆、连架杆，驱动模块一用于驱动所述电致动材料平面四杆机构运动。电致动杆的一端固定在连杆上并加一电压V₁，另一端悬空并加一电压V₂。本发明通过设置驱动模块一，驱动平面四杆机构运动，使电致动杆的另一端产生一条用于作为对照的运动轨迹O₁。在电致动杆的两端加两个电压，使由电致动聚合物材料制成的电致动杆弯曲变形，使电致动杆的另一端产生一条拟合轨迹O₂，从而得到四杆机构的拟合轨迹。

技术领域

本发明涉及实验仪器技术领域的一种综合实验平台及其实验方法，具体为一种电致动材料平面四杆机构轨迹综合实验平台及其实验方法。

背景技术

在锻压装备送料系统机构设计中，平面连杆机构是一种应用最广泛且最基本的机构。平面连杆机构具有以下一些优点：运动副单位面积所受压力较小，且面接触便于润滑，故磨损减小；制造方便，易获得较高的精度。平面连杆机构的缺点是：在一般情况下，平面连杆机构只能近似实现给定运动规律或运动轨迹，且设计较为复杂；当给定的运动要求较多或较复杂时，需要的构件数和运动副数往往较多，机构结构复杂，工作效率降低，不仅发生自锁的可能性增加，而且机构运动规律对制造、安装误差的敏感性增加；平面连杆机构中做复杂运动和做往复运动的构件所产生的惯性力难以平衡，在高速时将引起较大的振动和动载荷，因而平面连杆机构常用于所需速度较低的场合。

考虑到平面连杆机构的上述不足，并针对上述提到的轨迹无法完全拟合、惯性力难以平衡等缺点，应当进行补偿。电致动聚合物材料是一种新兴材料，控制该材料的电压，能够弯曲变形，是一种新型的致动材料。因此，可以将电致动聚合物材料应用到传统的平面四杆机构中，并在四杆机构运动时进行弯曲补偿。因此，搭建基于电致动材料的四杆机构实验平台对研究四杆机构轨迹拟合问题有很大的意义。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种电致动材料平面四杆机构轨迹综合实验平台及其实验方法，具备快速、准确等优点，解决了现有的平面连杆机构的轨迹无法完全拟合、惯性力难以平衡的问题。

(二)技术方案

为实现上述快速、准确的目的，本发明提供如下技术方案：一种电致动材料平面四杆机构轨迹综合实验平台，其用于拟合电致动材料平面四杆机构的活动轨迹；所述综合实验平台包括机架，所述电致动材料平面四杆机构设置在机架上；所述电致动材料平面四杆机构包括输入杆、一端转动安装在输入杆的一端上的连杆、一端转动安装在连杆的另一端上的连架杆；所述实验平台还包括：

驱动模块一，其用于驱动所述电致动材料平面四杆机构运动；所述驱动模块一包括电机控制系统；所述电机控制系统包括均安装在机架上的步进电机一、步进电机二；输入杆的另一端固定在步进电机一的输出轴上；连架杆的另一端固定在步进电机二上；以及

电致动杆，其一端固定在连杆上并加一电压V₁，另一端悬空并加一电压V₂；

其中，在电压V₁与电压V₂均恒定时，步进电机一、步进电机二转动并分别带动输入杆、连架杆相对连杆转动，使电致动杆的另一端产生一条运动轨迹O₁；在电压V₁与电压V₂变化时，电致动杆弯曲变形，同时步进电机一、步进电机二继续转动，使电致动杆的另一端产生一条拟合轨迹O₂。