[发明专利]一种隔振平台设备及其动力学模型构建方法

权利要求书

1.一种隔振平台设备，其特征在于，包括：上平台、下平台和仿生抗冲击结构；

所述上平台和所述下平台均包括球铰组；所述仿生抗冲击结构包括第一端部球铰和第二端部球铰；

所述第一端部球铰与所述上平台的球铰组连接；所述第二端部球铰与所述下平台的球铰组连接；

所述上平台的球铰组包括：第一球铰组、第二球铰组和第三球铰组；

所述第一球铰组、所述第二球铰组和所述第三球铰组均设置于所述上平台的下端面，且所述第二球铰组的布设位置为所述第一球铰组的布设位置绕第一垂直线逆时针旋转第一设定角度后的位置，所述第三球铰组的布设位置为所述第二球铰组的布设位置绕第一垂直线逆时针旋转第一设定角度后的位置；所述第一垂直线为垂直于所述上平台且过所述上平台的质心的轴线；

所述下平台的球铰组包括：第四球铰组、第五球铰组和第六球铰组；

所述第四球铰组、所述第五球铰组和所述第六球铰组均设置于所述下平台的上端面，且所述第五球铰组的布设位置为所述第四球铰组的布设位置绕第二垂直线顺时针旋转第一设定角度后的位置，所述第六球铰组的布设位置为所述第五球铰组的布设位置绕第二垂直线顺时针旋转第一设定角度后的位置；所述第二垂直线为垂直于所述下平台且过所述下平台的质心的轴线；所述布设位置即为铰点位置；

所述仿生抗冲击结构还包括：弹性机构、第一可变层机构、第二可变层机构和第三可变层机构；

所述第一端部球铰设置在所述第一可变层机构的第一连接端；所述弹性机构的一端与所述第一可变层机构的第二连接端连接；所述第一可变层机构的第三连接端与所述第二可变层机构的第一连接端连接；所述弹性机构的另一端与所述第一可变层机构的第四连接端连接；所述第二可变层机构的第三连接端与所述第三可变层机构的第一连接端连接；所述第二端部球铰设置所述第三可变层机构的第三连接端。

2.根据权利要求1所述的隔振平台设备，其特征在于，所述第一设定角度为120°。

3.根据权利要求1所述的隔振平台设备，其特征在于，所述第四球铰组、所述第五球铰组和所述第六球铰组均包括第一球铰和第二球铰；

所述第二球铰的位置为所述第一球铰的位置绕第二垂直线顺时针旋转第二设定角度后的位置。

4.根据权利要求1所述的隔振平台设备，其特征在于，所述第一可变层机构、所述第二可变层机构和所述第三可变层机构均包括四根连接杆；

两两连接杆间均通过连接铰链连接，以形成菱形结构。

5.根据权利要求1所述的隔振平台设备，其特征在于，所述弹性机构为线性阻尼弹簧。

6.一种隔振平台设备的动力学模型构建方法，其特征在于，所述隔振平台设备为上述权利要求1-5任意一项所述的隔振平台设备；所述动力学模型构建方法包括：

获取隔振平台设备的结构参数和球铰位置矢量；所述结构参数包括：上平台的质量、上平台绕自身体坐标轴的转动惯量、上平台的半径、下平台的质量、下平台绕自身体坐标轴的转动惯量、下平台的半径、连杆杆长、连杆间的初始安装角、连杆间的铰链摩擦系数、线性阻尼弹簧的刚度和可变层机构的层数；所述球铰位置矢量包括：上平台的球铰在上平台体坐标系中的位置矢量，以及下平台的球铰在下平台体坐标系中的位置矢量；

根据所述球铰位置矢量确定参考坐标系中上下平台铰点之间的位置矢量；

根据所述上下平台铰点之间的位置矢量、所述可变层机构的层数、所述连杆杆长和所述连杆间的初始安装角，确定所述仿生抗冲击结构中可变层机构的结构变化模型；所述结构变化模型包括：形状变化模型和角度变化模型；

根据所述可变层机构的结构变化模型和所述结构参数确定隔振平台设备在平动方向上的动力学模型，记为第一动力学模型；

根据所述第一动力学模型和所述结构参数确定隔振平台设备在转动方向上的动力学模型，记为第二动力学模型。

7.根据权利要求6所述的隔振平台设备的动力学模型构建方法，其特征在于，还包括：

根据所述第一动力学模型确定上下平台的加速度的仿真曲线；

根据所述第二动力学模型确定上下平台的角加速度的仿真曲线；

根据所述加速度的仿真曲线和角加速度的仿真曲线修正所述隔振平台设备的结构参数。