9、柔顺并联机构的设计、刚度构建与分解研究

柔顺并联机构的设计、刚度构建与分解研究

1. 柔顺并联机构的设计与验证

柔顺并联机构的设计是一个综合的过程，其中利用形状记忆合金（SMA）弹簧作动器开发的新型柔顺并联机构具有创新性。该机构的设计灵感来源于传统弹性悬挂系统，通过SMA弹簧将传统的线约束元件主动转变为线性作动器，使功能平台能够根据SMA弹簧作动器的数量和位置获得不同的自由度。

在设计过程中，采用了基于约束的方法和螺旋理论来综合柔顺并联机构的构型。在基于约束的方法中，约束和作动器用线几何表示，在螺旋理论框架下，它们被数学描述为线螺旋向量。根据并联平台的自由空间，可得到从1自由度到4自由度的各种约束空间和作动空间。

随后，开发了基于SMA弹簧的线性作动器。研究和测试了偏置弹簧和SMA弹簧这两个重要部分的特性，基于它们的联合力 - 挠度特性，开发出具有所需行程的线性作动器，并应用于物理原型的设计。

对原型进行了有限元模拟（FEA）和实验观察，结果展示了每个自由度的大工作空间，这表明SMA作动系统在开发柔顺机构方面具有潜在价值。例如，对选定原型运动进行FEA模拟和实验观察，对比了DOF Rx和DOF Pz的模拟结果和实验结果，验证了FEA模拟的有效性。

以下是相关的流程总结：
1. 构型综合 ：利用基于约束的方法和螺旋理论，根据平台自由空间确定约束和作动空间。
2. 作动器开发 ：研究偏置弹簧和SMA弹簧特性，开发线性作动器。
3. 原型设计与测试 ：将作动器应用于原型设计，进行FEA模拟和实验观察。

2. 柔顺并联平台的