【摘要】：基于人體肌肉的仿生驅(qū)動(dòng)機(jī)制,提出一種多模式彈性驅(qū)動(dòng)器,采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲桿螺母串聯(lián)彈簧,結(jié)合相應(yīng)的剎車離合裝置,實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器不同模式的運(yùn)動(dòng),并對(duì)其運(yùn)動(dòng)模式進(jìn)行分析;建立彈性強(qiáng)驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)力學(xué)方程,進(jìn)行簡(jiǎn)諧激勵(lì)下的彈跳運(yùn)動(dòng)研究,并進(jìn)行不同負(fù)載、不同彈性系數(shù)下的彈跳運(yùn)動(dòng)仿真分析;進(jìn)行彈性驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)性能試驗(yàn)研究,分別對(duì)彈性驅(qū)動(dòng)器的剎車力、連續(xù)彈跳及單次跳躍進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果表明,彈性驅(qū)動(dòng)器能實(shí)現(xiàn)有效剎車,在簡(jiǎn)諧激勵(lì)下能實(shí)現(xiàn)良好的連續(xù)彈跳,在輸入的雙曲正切信號(hào)控制下,能實(shí)現(xiàn)良好的單次彈跳;多模式彈性驅(qū)動(dòng)器研究對(duì)對(duì)深入理解仿生驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)機(jī)理提供了重要的理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

匝楸?較及分析。多模式彈性驅(qū)動(dòng)器的研究，對(duì)深入理解仿生驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)機(jī)理奠定了相關(guān)的理論基矗1彈性驅(qū)動(dòng)器的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的彈性驅(qū)動(dòng)器機(jī)構(gòu)包含兩跟導(dǎo)軌、電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)支撐塊、聯(lián)軸器、絲桿螺母、2個(gè)剎車離合裝置模塊、彈簧等。電動(dòng)機(jī)安裝在電動(dòng)機(jī)支撐座上，電動(dòng)機(jī)支撐座通過(guò)直線軸承可實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)軌上的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與絲桿相連，絲桿上的螺母副與剎車離合裝置模塊1固連，同時(shí)剎車離合裝置模塊1與彈簧的前端支撐座固連，彈簧的末端支撐座與剎車離合裝置模塊2固連，設(shè)計(jì)出的彈性驅(qū)動(dòng)器實(shí)物圖如圖1所示。采用MaxsonRE30電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，通過(guò)絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)器的直線驅(qū)動(dòng)。彈簧聯(lián)接在動(dòng)力源與負(fù)載之間，引入的彈性環(huán)節(jié)能很好地模擬人體肌肉的特性，一定程度上能自適應(yīng)對(duì)外部載荷的變化。圖1彈性驅(qū)動(dòng)器實(shí)物彈性驅(qū)動(dòng)器在實(shí)施工作過(guò)程中，，通過(guò)剎車離合裝置模塊實(shí)現(xiàn)工作模式的切換，通過(guò)彈簧的儲(chǔ)能及釋能實(shí)現(xiàn)節(jié)能、緩沖的目的，故在彈簧驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)中，如何設(shè)計(jì)出穩(wěn)定可靠的剎車裝置及設(shè)計(jì)合理的彈簧系數(shù)實(shí)現(xiàn)彈簧與負(fù)載系統(tǒng)的最優(yōu)匹配是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。剎車離合裝置模塊結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，包括剎車電動(dòng)機(jī)、橢圓塊、剎車片1、剎車臂、剎車片2、復(fù)位彈簧。剎車電動(dòng)機(jī)內(nèi)置在橢圓塊內(nèi)，當(dāng)剎車電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)橢圓塊旋轉(zhuǎn)，當(dāng)橢圓塊旋轉(zhuǎn)至長(zhǎng)軸位置時(shí)(圖2a)，橢圓塊擠壓剎車片1，進(jìn)而

98機(jī)械工程學(xué)報(bào)第52卷第9期期帶動(dòng)剎車臂擠壓剎車片2，剎車片2擠壓軌道，實(shí)現(xiàn)剎車裝置模塊鎖緊在導(dǎo)軌上。當(dāng)橢圓塊由長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)至短軸位置時(shí)(圖2b)，剎車片1放松，剎車臂在復(fù)位彈簧的作用下復(fù)位，此時(shí)剎車裝置模塊通過(guò)直線軸承可實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)軌上的滑動(dòng)。由圖2分析可知，剎車離合裝置模塊有兩種轉(zhuǎn)換模式，剎車離合裝置處于狀態(tài)“0”時(shí)，表示剎車離合裝置滑塊可以在導(dǎo)桿上自由滑動(dòng)；剎車離合裝置處于狀態(tài)“1”時(shí)，表示剎車離合裝置與導(dǎo)桿之間為剛性聯(lián)接，此時(shí)剎車離合裝置滑塊不能在導(dǎo)桿上滑動(dòng)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況及剎車離合裝置的開(kāi)合模式，可得出彈性驅(qū)動(dòng)器的工作模式表如表1所示。圖2剎車離合裝置模塊機(jī)構(gòu)圖表1彈性驅(qū)動(dòng)器的工作模式序號(hào)運(yùn)動(dòng)模式剎車離合裝置1剎車離合裝置2電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)模式說(shuō)明1自由模式0000各支撐滑塊能夠在導(dǎo)桿上自由移動(dòng)0010電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，調(diào)整剎車離合裝置支撐滑塊在導(dǎo)桿上的位置00012調(diào)整模式0110剎車離合塊2與導(dǎo)桿剛性聯(lián)接，電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)器為剛性輸出狀態(tài)0101(續(xù))序號(hào)運(yùn)動(dòng)模式剎車離合裝置1剎車離合裝置2電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)模式說(shuō)明3壓縮模式1010剎車離合裝置支撐滑塊1與導(dǎo)桿剛性聯(lián)接，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)調(diào)整彈簧壓縮量機(jī)正轉(zhuǎn)壓縮彈簧，滾珠絲杠的輸出量等于彈簧的壓縮量1001電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)調(diào)整彈簧壓縮量4儲(chǔ)能模式1100剎車離合裝置支撐滑塊1、2與導(dǎo)桿剛性聯(lián)接，彈簧被壓縮后，彈性勢(shì)能被儲(chǔ)存1110彈簧處于儲(chǔ)能狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)為剛性輸出狀態(tài)11015釋能模式0100彈簧勢(shì)能被釋放，剎車離合塊2與導(dǎo)軌仍為剛性聯(lián)接狀態(tài)1000

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本文編號(hào)：2700098