[发明专利]柔顺Sarrus机构多稳态的实现方法

说明书

技术领域

本发明属于柔顺机构领域，是柔顺Sarrus机构多稳态的实现方法。

背景技术

刚性Sarrus机构是由六根刚性杆通过铰链刚性铰接形成的空间六杆单自由度机构，可以将旋转运动转化为直线运动，其结构简单，现已较多用于诸多机械产品中。然而，刚性Sarrus机构中由于存在刚性铰链，其带来的装配误差及摩擦损耗等，使Sarrus机构的使用寿命与运动精度降低，因此可以应用柔顺Sarrus机构来提高Sarrus机构的运动精度，满足其特定的使用场合。此外，柔顺Sarrus机构中可以既存在旋转型的多稳态位置，又存在直线型的多稳态位置，使得柔顺Sarrus机构的多稳态特性获得更加广泛的应用领域。

由于所实现的多稳态柔顺Sarrus机构结构简单、制造容易，机构中既有旋转型多稳态位置，又有直线型多稳态位置，因此多稳态柔顺Sarrus机构有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔顺Sarrus机构多稳态的实现方法，并提出多稳态柔顺Sarrus机构，这种柔顺Sarrus机构结构简单、运动特性好、制造方便、造价低、使用可靠，可用于需要旋转型或直线型多稳态的机械产品中，或需将旋转运动转化为直线运动的场合中，如升降装置、平动机构等。

本发明的技术方案是柔顺Sarrus机构多稳态的实现方法，其特征是：将刚性Sarrus机构中的部分或全部铰链替换为柔顺铰链，形成部分柔顺或全柔顺Sarrus机构，且可以呈现旋转型和直线型的多稳态特征。

所述的部分柔顺或全柔顺Sarrus机构中刚性杆的运动特性与相同尺寸下刚性Sarrus机构的一致，并同时存在做旋转运动和做直线运动的刚性杆。

所述的柔顺Sarrus机构中的柔顺铰链的呈现单轴转动特性，即在平面内转动；刚性杆呈现刚性，即在柔顺Sarrus机构的运动过程中不发生弹性变形。

所述的柔顺Sarrus机构中，不同位置处的单个柔顺铰链可以使柔顺Sarrus机构中呈现由单个柔顺铰链作用形成的多稳态特性，也可以呈现由不同位置处多个柔顺铰链相互作用叠加而形成的多稳态特性。

所述的柔顺Sarrus机构的多稳态位置既可以为旋转型的稳态位置，也可以为直线型的稳态位置，且旋转型稳定平衡位置与直线型稳定平衡位置相互对应。

所述的柔顺Sarrus机构的稳定平衡位置可以根据实际需要，通过改变杆长来实现稳态位置数目和稳定平衡位置的选取。

所述的柔顺Sarrus机构在使用过程中，可以将其中任何一杆作为固定的机架。

本发明的特点是这种柔顺Sarrus机构多稳态的实现方法成功地实现了柔顺Sarrus机构的多稳态特性。其特征是：将刚性Sarrus机构中的一个或全部刚性铰链替换为柔顺铰链，形成部分柔顺或全柔顺Sarrus机构，所形成的机构在适当尺寸下便呈现多稳态特性，且得到的机构中稳态位置既有旋转型的多稳态位置，又有直线型的多稳态位置，旋转型稳态位置所处的机构位置与直线型稳态位置所处的机构位置互相对应。

附图说明

下面将结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是刚性Sarrus机构的结构示意图；

图2是刚性Sarrus机构的尺寸示意图；

图3是旋转型双稳态柔顺Sarrus机构的第一稳态位置示意图；

图4是旋转型双稳态柔顺Sarrus机构的第二稳态位置示意图；

图5是旋转型三稳态柔顺Sarrus机构的第一稳态位置示意图；

图6是旋转型三稳态柔顺Sarrus机构的第二稳态位置示意图；

图7是旋转型三稳态柔顺Sarrus机构的第三稳态位置示意图；

图8是旋转型四稳态柔顺Sarrus机构的第一稳态位置示意图；

图9是旋转型四稳态柔顺Sarrus机构的第二稳态位置示意图；

图10是旋转型四稳态柔顺Sarrus机构的第三稳态位置示意图；

图11是旋转型四稳态柔顺Sarrus机构的第四稳态位置示意图；

图中：1、刚性杆；2、铰链；11、第一杆件；12、第二杆件；13、第三杆件；14、第四杆件；15、第五杆件；16、第六杆件；21、第一铰链；22、第二铰链；23、第三铰链；24、第四铰链；25、第五铰链；26、第六铰链。

具体实施方式

实施例1