[发明专利]一种输出参数可调控的连杆机构实验装置及其调控方法

权利要求书

1.一种输出参数可调控的连杆机构实验装置，包括底座、主动部分和从动部分，其特征在于，还包括可调控变连杆部分、电机控制部分以及信号采集部分，其中，所述的主动部分和从动部分分别设置于底座的两端，可调控变连杆部分固定设置于主动部分与从动部分之间的底座上，并与从动部分通过铰接形式相连接；所述的电机控制部分的信号输出端分别连接主动部分和可调控变连杆部分；所述的信号采集部分固定设置于从动部分，且其信号输出端连接电机控制部分的信号输入端以及外设的计算机的信号输入端；

所述的可调控变连杆部分包括贯通电机支架、贯通电机、贯通电机连接件、丝杆和关节轴承，所述的贯通电机支架固定设置于主动部分与从动部分之间的底座上，所述的贯通电机连接件通过与贯通电机支架铰接形成转动副结构，贯通电机与贯通电机连接件通过螺钉固定连接，且贯通电机和丝杆的一端相配合，丝杆的另一端穿过贯通电机连接件的中间通孔与关节轴承固定连接。

2.根据权利要求1所述的输出参数可调控的连杆机构实验装置，其特征在于，所述的信号采集部分为九轴加速度传感器，固定设置于从动部分的滑块上。

3.根据权利要求1所述的输出参数可调控的连杆机构实验装置，其特征在于，所述的关节轴承铰接于从动部分的短连杆与长连杆的连接处。

4.根据权利要求1所述的输出参数可调控的连杆机构实验装置，其特征在于，所述的电机控制部分包括单片机、电机驱动器和用于连接遥控器的位移寄存器。

5.采用权利要求1所述的输出参数可调控的连杆机构实验装置进行的调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a-1、根据实际需求，设置运行速度安全阈值、加速度安全阈值和丝杆运行有效长度范围；

步骤a-2、启动实验装置，电机控制部分发送控制信号至主动部分内部的电机，电机的转动带动从动部分内部的滑块直线移动；

步骤a-3、采用九轴加速度传感器采集滑块在运动过程中的最大加速度值和最大速度值，并将采集的数据发送至电机控制部分；

步骤a-4、电机控制部分对采集的最大加速度值和最大速度值进行模数转换，将转换后的最大加速度值与加速度最大安全阈值进行比较，将转换后的最大速度值与速度最大安全阈值进行比较；若采集的最大加速度值和最大速度值中任意一者超出其最大安全阈值，则执行步骤5；否则返回执行步骤2；

步骤a-5、将采集的最大加速度值与加速度最大安全阈值作差，将采集的最大速度值与速度最大安全阈值作差，根据所获差值计算出丝杆所需变杆长的数值；

步骤a-6、电机控制部分内部的单片机根据所获的变杆长数值计算所需脉冲信号个数，并通过电机控制部分内部的电机驱动器发送脉冲信号至贯通电机，贯通电机转动从而调节丝杆长度。

6.根据权利要求5所述的调控方法，其特征在于，步骤a-5所述的根据所获差值计算出丝杆所需变杆长的数值，具体公式如下：

a＝0.05*(r-0.11) (1)

v＝0.005*(r-0.11)(2)

其中，a表示加速度的差值，单位为m/s²；v表示速度的差值，单位为m/s；r表示丝杆的变杆长，单位是m。

7.采用权利要求1所述的输出参数可调控的连杆机构实验装置进行的调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤b-1、根据传统曲柄摇杆滑块组合的六杆机构中摇杆的长度，设定变连杆长度的初始值；

步骤b-2、启动实验装置，电机控制部分发送控制信号至主动部分内部的电机，电机的转动带动从动部分内部的滑块直线移动；

步骤b-3、采用九轴加速度传感器实时采集滑块在运动过程中的加速度，并将采集的加速度发送至计算机；

步骤b-4、计算机根据采集的加速度，形成加速度-时间曲线、速度-时间曲线和位移-时间曲线；

步骤b-5、将实际采集到的曲线与需求的理想曲线进行对比，根据实际曲线各采样点与理想曲线对应采样点的差值获得补偿量，并根据所需补偿量获得丝杆所需变杆长的数值；

步骤b-6、电机控制部分内部的单片机根据所获的变杆长数值计算所需脉冲信号个数，并通过电机控制部分内部的电机驱动器发送脉冲信号至贯通电机，贯通电机转动从而调节丝杆长度；

步骤b-7、返回执行步骤b-2，直至实际采集到的曲线与需求的理想曲线之间的差值达到设定的误差范围以内。