[发明专利]一种刚度解耦平面转动冗余并联机构

摘要

一种刚度解耦平面转动冗余并联机构，包括四组弹性支腿，上、下平台，上部刚性支腿、下部刚性支腿，五个转动副，上部刚性支腿和下部刚性支腿长度相等，上、下平台与一个刚性支腿固定连接，上部刚性支腿的另外一端和下部刚性支腿的另外一端通过转动副O连接，上平台绕此转动副转动，上下平台的两端与两个弹性支腿连接，另外两个弹性支腿交叉后分别与上下平台两端铰接；左右两侧非交叉的弹性支腿提供被动刚度；互相交叉的弹性支腿提供主动刚度，且内力相互平衡，本发明通过解耦主动刚度和被动刚度可以单独改变内力调节总刚度而不影响被动刚度，即可以降低被动刚度而不影响内力调节总刚度，从而增加变刚度倍数。

主权项

1.一种刚度解耦平面转动冗余并联机构，包括四组弹性支腿，上平台、下平台，上部刚性支腿OA3、下部刚性支腿OB3，五个转动副，其特征在于：上部刚性支腿和下部刚性支腿长度相等，上部刚性支腿的一端与上平台中心A3固定连接，下部刚性支腿的一端与下平台中心B3固定连接，上部刚性支腿的另外一端和下部刚性支腿的另外一端通过转动副O连接，上平台绕此转动副转动；上平台的左端分别与弹性支腿A1B1的一端、弹性支腿A1B2的一端通过转动副A1铰接，下平台的左端分别与弹性支腿A1B1的另外一端、弹性支腿A2B1的另外一端通过转动副B1铰接，上平台的右端分别与弹性支腿A2B2的一端、弹性支腿A2B1的一端通过转动副A2铰接，下平台的右端分别与弹性支腿A2B2的另外一端、弹性支腿A1B2的另外一端通过转动副B2铰接；左右两侧非交叉的弹性支腿提供被动刚度；互相交叉的弹性支腿提供主动刚度，且内力相互平衡，上平台两端的转动副分别到上平台中心A3的距离和下平台两端的转动副分别到下平台中心B3的距离都相等，弹性支腿A1B2、A2B1的内力fc0作为冗余驱动力在封闭的机构中相互平衡产生对抗驱动刚度即主动刚度，在无内力时，由支腿柔性产生的是被动刚度，主动刚度与被动刚度解耦，通过独立调节交叉弹性支腿A1B2、A2B1内力fc0调节刚度，L0是上部刚性支腿OA3长度和下部刚性支腿OB3长度之和，ra是上平台其一端的转动副到上平台中心A3的距离，拉伸内力取负，压缩内力取正，ku'是非交叉的弹性支腿刚度，刚度解耦平面转动冗余并联机构刚度表达式为：