[发明专利]一种基于柔性结构与弱弹性弧板的模块化恒力夹持器

说明书

本发明涉及一种恒力夹持装置，具体地说，涉及一种基于柔性结构与弱弹性弧板的模块化恒力夹持器。包括底座、装配在底座底部的夹持执行装置和驱动夹持执行装置滑动的驱动控制装置，所述驱动控制装置装配在底座上；所述夹持执行装置包括薄板滑座、薄板盖和恒力结构薄板，所述恒力结构薄板包括薄板框架、装配在薄板框架内的前后两组双稳态梁和位于两组双稳态梁之间的板簧状弹片。本发明通过双稳态梁的负刚度与板簧状弹片‑弹片行程压缩凸起的可控正刚度叠加，实现了薄板输出的恒力特性，进一步的形成了一定范围内的夹持器恒力保持功能，具有简易性、可靠性和普适性，而且，既能手动控制，又能与机电产品结合进行自动化电控，易于实际使用。

技术领域

本发明涉及一种恒力夹持装置，具体地说，涉及一种基于柔性结构与弱弹性弧板的模块化恒力夹持器。

背景技术

随着精密操作技术的快速发展，特别是在精密操作中经常会涉及到许多对接触力的变化特别敏感的脆弱物体，这就使得获取精确的力输出调节变得越来越重要。目前，获得精确的力输出有两个主要的技术路线:力反馈控制和特殊机械结构设计。

反馈控制方法多为闭环或半闭环系统，运用PID控制、搭建人工神经网络等方式完成增益调度。这种借助于高精度的传感器和复杂控制算法的恒力控制系统，虽然具有较高的精度和可靠性，但其设备和算法有严格的尺寸和精度要求，且复杂的结构将会使得实现困难且成本昂贵。

恒力机构可以在设计的位移范围内输出几乎恒定的力，很大程度上摆脱了对力传感器和控制器依赖。例如，国外的研究人员设计过基于双滑块机构原理的具有两对正交放置的弹簧-滑块的恒力机构、利用倾斜和垂直方放置的线性弹簧的准零刚度隔振器等使用螺旋弹簧和特别设计的机械结构组成的恒力输出机构。但是，这种机构运动副较多，使得摩擦与装配间隙不可避免。为此，近年来开始流行使用具有负刚度的薄梁抵消位移变化造成的输出力的正相关变化，但由于负刚度薄梁的非线性特性，所得结构恒力行程很短，难以实际应用。

为了解决目前没有很好的恒力夹持器解决方案的问题，设计一种结构简单、运行可靠、成本低廉的恒力夹持器成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于柔性结构与弱弹性弧板的模块化手自两用恒力夹持器，以解决上述的技术问题。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于柔性结构与弱弹性弧板的模块化恒力夹持器，包括底座、通过轨道结构装配在底座底部的夹持执行装置和驱动夹持执行装置沿轨道结构滑动的驱动控制装置，所述驱动控制装置装配在底座上；所述夹持执行装置包括薄板滑座、薄板盖和恒力结构薄板，所述恒力结构薄板位于薄板滑座与薄板盖之间，并通过螺栓固定装配；所述恒力结构薄板包括一端开口的薄板框架、装配在薄板框架内的前后两组双稳态梁和位于两组双稳态梁之间的板簧状弹片；所述的前后两组双稳态梁的两端分别与薄板框架的内壁固定连接；所述薄板框架的左右两侧内壁中部分别设有向内凸出的弹片行程压缩凸起，所述板簧状弹片的左右两侧外壁上分别设有与弹片行程压缩凸起相触接的凸块；所述板簧状弹片的内、外端分别与两组双稳态梁的中心沿轴线刚性相接，作为恒力输出端。

作为优选方案之一，所述驱动控制装置为手动装置，包括手轮，以及从上到下依次安装在手轮杆上的位置锁扣、限位锁扣座、锁止弹簧和传动齿轮；所述限位锁扣座固定在底座的装配槽口内；所述薄板滑座的顶面上固定装配有齿条，所述传动齿轮与齿条相啮合。

进一步地说，所述板簧状弹片的外端固定连接有夹持推板，所述夹持推板的顶部设置有用于显示恒力结构薄板位移变形情况的指针；所述薄板滑座上与指针相对应的部位设置有恒力区间刻度。

作为优选方案之二，所述驱动控制装置为舵机，所述舵机固定装配在底座的装配槽口内，其动力输出端上固定安装传动齿轮；所述薄板滑座的顶面上固定装配有齿条，所述传动齿轮与齿条相啮合。