连续型折纸机械臂的刚度调节分析

简介

针对变形三浦折纸机构设计的连续型机械臂的刚度调节问题,探讨了几何参数对折纸机械臂刚度的影响。首先,基于杆铰模型法,保持3组折纸机械臂模型的锥角、长度一致,对机械臂施加压力,利用Matlab仿真程序分析了机械臂在伸展和收缩状态下的弯曲刚度,计算出相应的弯曲刚度比。结果表明,当机械臂端面多边形的边数从5增加到7时,弯曲刚度比随着多边形边数的增加而增加,可实现折纸机械臂在伸展状态下具有刚性、在收缩状态下具有柔性。其次,利用虚功原理对折纸机械臂的力-位移关系进行建模,明确了锥角与机械臂负载受力的关系。最后,分析了3组锥角不同的折纸机械臂。结果表明,随着初始锥角的增加,抵抗外力的性能并不是一直增强,即锥角的变化会对机械臂的负载性能产生影响。