CN117921745B - 多方向运动转换的时变刚度基座*** - Google Patents
多方向运动转换的时变刚度基座*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及空间力学模拟技术领域，尤其涉及一种多方向运动转换的时变刚度基座***，以绳驱机构为基础的转动刚度模拟平台将来自柔性基座输入端的转动转化为平动并进行刚度调节；同时提供了基于弹簧、滑轨和片簧的三种不同的平动刚度模拟平台。将转动和平动刚度模拟平台叠放连接，组成可同时完成转动刚度和平动刚度调节的时变刚度基座***。此***能够在地面上模拟空间站大小臂组合时大臂在运动过程中多个自由度的实时刚度变化，并反作用于小臂，为研究大小臂共同运动下组合臂内发生的扰动运动规律奠定基础。
Description
技术领域
本发明涉及空间力学模拟技术领域，尤其涉及一种多方向运动转换的时变刚度基座***。
背景技术
随着中国空间站全面建成，愈加多样化、复杂的空间任务需要被完成。空间站上的机械臂在各种操作任务中的作用愈发广泛，从协助航天员舱外操作，到搬运、转移、插拔各类载荷等精细操作。这些任务都需要机械臂满足各种动态性能需求。
空间站上的机械臂***由大臂和小臂两部分组成。两者可独立工作，也可以组成组合臂进一步扩展工作空间，去应对一些不仅需要范围转移，还要兼具局部精细操作的工作需求，大大提高了空间机械臂***的机动性。而针对在地面开展组合臂的动态性能研究，一般可将作为基座的大臂等效为一个柔性基座，极大程度降低了试验***的复杂度。
目前发现的已有设计的柔性基座是可变刚度，但不是时变刚度。只能预先调整好基座符合大臂某一构型下的刚度，然后小臂在这套基座刚度特性下运动，即模拟的是：大臂维持某一构型固定不动而小臂运动的***场景，无法实现小臂在运动过程中，基座的刚度也在由人为控制的实时变化，即无法模拟的是小臂运动的同时大臂也在动的***场景。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供一种多方向运动转换的时变刚度基座***可模拟空间站大小臂同时运动，大臂作为小臂的基座，其运动过程中构型变化引起的刚度变化，从而研究空间站大小臂共同运动下，组合臂内发生的扰动运动规律。
本发明提供的多方向运动转换的时变刚度基座***，包括柔性基座输入端、柔性基座盖板、转动刚度模拟平台和平动刚度模拟平台；其中，柔性基座输入端通过支撑台安装到柔性基座盖板的顶面；转动刚度模拟平台通过型材与柔性基座盖板的底面相连；平动刚度模拟平台通过传动轴与转动刚度模拟平台连接；
转动刚度模拟平台包括运动转换机构和转动变刚度机构；运动转换机构通过联轴器与柔性基座输入端连接，用于将柔性基座输入端的转动转换为向四周扩散的平动；转动变刚度机构同轴控制运动转换机构，通过实时控制转动变刚度机构对运动转换机构的预紧力，进而控制运动转换机构的运动刚度；
平动刚度模拟平台包括第一平动变刚度机构、第一导轨组、滑动调节组件和平台底板，第一平动变刚度机构的数量不少于一组，滑动调节组件和第一平动变刚度机构均安装在平台底板上，第一平动变刚度机构通过滑动调节组件和传动轴实时调整转动刚度模拟平台的平动刚度；第一导轨组平行于滑动调节组件并固定在平台底板的两端，且通过增高架使转动刚度模拟平台在第一导轨组上移动；
或平动刚度模拟平台包括平台支撑板、第二导轨组和第二平动变刚度机构，第二导轨组承载转动变刚度机构，第二平动变刚度机构用于通过改变弹簧有效圈数的方式调节自身刚度，以改变柔性基座输入端的平动刚度；
或平动刚度模拟平台包括上平台、下平台、平动传递机构和第三平动变刚度机构，平动传递机构通过传动轴与转动刚度模拟平台相连，用于将柔性基座输入端输入的平动传递至平动传递机构；上平台与下平台之间通过型材支撑连接，第三平动变刚度机构固定在下平台上，且与平动传递机构连接，用于通过改变弹片簧刚度的方式调节平动传递机构的刚度，从而实现柔性基座输入端的平动刚度的调节。
进一步的，转动刚度模拟平台还包括支撑底板；其中，支撑底板通过型材固定在柔性基座盖板的底面；运动转换机构安装在支撑底板上；转动变刚度机构通过支撑块安装在支撑底板上；支撑底板安装在平动刚度模拟平台上，并通过传动轴与平动刚度模拟平台相连。
进一步的，运动转换机构包括转动支撑架、牵引转台、连杆和运动转换滑轨，以及与运动转换滑轨匹配的运动转换滑块；其中，
转动支撑架包括转动支撑台、转动支撑臂和不少于两个的转动支撑架底座，且转动支撑台和转动支撑臂为一体结构；转动支撑臂的数量与转动支撑架底座一致，转动支撑臂的一端均匀布置于转动支撑台的圆周，转动支撑臂的另一端安装在转动支撑架底座上，使转动支撑架底座通过转动支撑臂将转动支撑台架起；
运动转换滑轨与转动支撑臂的数量一致，并安装在转动支撑臂上；柔性基座输入端通过联轴器与牵引转台上同轴连接，运动转换滑块通过连杆与牵引转台相连，使柔性基座输入端的转动经牵引转台，通过连杆转换为运动转换滑块在运动转换滑轨的平动。
进一步的，转动变刚度机构包括转动导向轮、转动收绳轮、皮带轮、张紧轮和转动调刚电机；其中，
皮带轮和张紧轮的数量与转动支撑架底座的数量一致，皮带轮套装在转动支撑架底座上且低于转动支撑臂，使套装并连接皮带轮上的皮带低于转动支撑臂；张紧轮与皮带轮高度一致且沿转动支撑台的周向均匀分布，使张紧轮向转动支撑台的方向压紧皮带；
转动调刚电机固定在支撑底板上，且转动调刚电机的输出端通过联轴器与蜗杆相连，蜗杆与安装在任一皮带轮上的蜗轮啮合，使转动调刚电机通过蜗杆和蜗轮的配合控制皮带轮的转动，进而通过皮带控制其他皮带轮的转动；
转动收绳轮的数量与皮带轮的数量一致，且与皮带轮同轴安装在转动支撑架底座上，使皮带轮带动转动收绳轮进行同步旋转；转动导向轮的数量与转动收绳轮的数量一致，并靠近转动收绳轮安装在转动支撑臂上；
运动转换滑块上固定有与相邻转动支撑架底座上的转动收绳轮相连的弹簧钢丝绳，转动调刚电机通过皮带轮和转动收绳轮调整弹簧钢丝绳的预紧力，进而调整柔性基座输入端的转动刚度。
进一步的，第一平动变刚度机构的数量不少于一组，每组平动变刚度机构包括两个第一平动变刚度机构；滑动调节组件的数量与第一平动变刚度机构的组数一致，且每组第一平动变刚度机构分别位于滑动调节组件的两端，并与滑动调节组件紧密接触，使两个第一平动变刚度机构通过传动轴和滑动调节组件实时调整转动刚度模拟平台的平动刚度；两个第一导轨组平行于滑动调节组件并固定在平台底板的两端，且通过增高架使支撑底板在第一导轨组上移动。
进一步的，第一平动变刚度机构包括圆弧轨道、轨道回转中心柱、内接滑块、导向连接臂、导向连杆、压簧、电机、调刚回转中心柱、锥齿轮组和直线轴承；其中，
轨道回转中心柱固定在平台底板上；圆弧轨道的一端与滑动调节组件紧密接触，圆弧轨道的另一端与轨道回转中心柱固定连接，使滑动调节组件挤压圆弧轨道，进而使圆弧轨道围绕轨道回转中心柱进行旋转；
调刚回转中心柱和电机安装在平台底板上，锥齿轮组套装在调刚回转中心柱上，且电机的输出端与锥齿轮组中的主动锥齿轮固接，主动锥齿轮与锥齿轮组中的从动锥齿轮配合，使电机通过锥齿轮组带动调刚回转中心柱的输出端旋转；
导向连接臂的固定端与调刚回转中心柱的输出端固定连接，导向连接臂的活动端设置有安装导向连杆的安装件；
直线轴承的一端固定在导向连接臂上，直线轴承的另一端与导向连杆相连，使导向连杆沿直线轴承进行伸缩调节；
内接滑块的安装侧安装在导向连杆；内接滑块的活动侧与圆弧轨道的内壁配合，使内接滑块带动导向连杆沿圆弧轨道的内壁移动；
压簧的一端固定在导向连接臂的固定端上，压簧的另一端与导向连杆相连，使电机实时控制调刚回转中心柱完成压簧的力矩调节，并与压簧的伸缩相配合，进而实现滑动组件对所述基座输入端的平动刚度的实时调节。
进一步的，滑动调节组件包括连接滑块和平动滑轨，平动滑轨固定在平台底板上，传动轴固定在连接滑块上，并在传动轴上套设有滚轮，圆弧轨道的一端与滚轮紧密接触，当传动轴带动连接滑块在平动滑轨上平动时，滚轮滚动挤压圆弧轨道，使圆弧轨道围绕轨道回转中心柱进行转动。
进一步的，第二平动变刚度机构包括顶锥座和两个变刚度调节单元，两个变刚度调节单元分别通过顶锥顶到顶锥座的两侧，顶锥座通过型材与支撑底板相连，使两个变刚度调节单元通过顶锥座和型材控制转动刚度模拟平台的平动刚度；
两个变刚度调节单元均包括驱动电机、第一联轴器、滚珠花键、旋转轴、弹簧、台座、卡接件、轴承、轴套和端盖，驱动电机固定在平台支撑板上，驱动电机的输出轴通过第一联轴器与滚珠花键的花键轴连接，滚珠花键的法兰与旋转轴连接，轴套套装在旋转轴的端部，弹簧与轴承分别套装在轴套的两端，端盖套装在弹簧与轴承的外侧，在端盖上与顶锥座上分别形成有与顶锥配合的顶锥孔；
台座包括T型底座和套筒，T型底座安装在平台支撑板上且与套筒固定连接，套筒套设在弹簧的外侧，卡接件与套筒固定连接，并卡入弹簧的内部，控制驱动电机的输出轴旋转，依次经第一联轴器、滚珠花键、旋转轴、轴套传递至弹簧，弹簧抵接卡接件沿径向旋转，改变有效圈数，实现端盖对顶锥座的时变刚度输出。
进一步的，平动传递机构包括平动导轨组、滑动组件、导向轴、导向滑块和支撑弹簧；其中，平动导轨组的承导件固定在上平台上，平动导轨组的运动件与支撑底板固定连接；滑动组件包括平动连接滑块、平动滑块和平动调节滑轨，平动调节滑轨与平动导轨组平行设置，平动滑块的数量为两个且分布在平动连接滑块的两侧，两个平动滑块与平动连接滑块均在平动调节滑轨上直线滑动；传动轴的一端与平动连接滑块固定，传动轴的另一端与支撑底板连接固定；导向轴的一端与下平台固定连接，导向轴的另一端与上平台的底部固定连接，通过螺钉向下穿过平动调节滑轨、上平台后与导向轴的上端连接，使平动调节滑轨、上平台和导向轴固定连接；导向滑块套装在导向轴上，沿导向轴上下滑动，支撑弹簧套装在导向轴上，支撑弹簧的一端与导向滑块的底部抵接，支撑弹簧的另一端与下平台抵接。
进一步的，第三平动变刚度机构包括调刚气缸、与上平台和下平台之间的型材转动连接的两个联动块以及沿导向滑块对称设置的两个推压块、两个直线轴承组、两个片簧、两个第一连杆、两个第二连杆、两个第三连杆和两个第四连杆；直线轴承组固定在下平台的表面，两个推压块沿两个直线轴承组水平滑动，两个片簧的一端分别与两个推压块固定连接，两个片簧的另一端分别与导向滑块的两侧固定连接，两个第一连杆的一端分别与一个平动滑块的两侧转动连接，两个第一连杆的另一端分别与导向滑块的一端的两侧转动连接，两个第二连杆的一端分别与另一个平动滑块的两侧转动连接，两个第二连杆的另一端分别与导向滑块的另一端的两侧转动连接，两个第三连杆的一端分别与两个推压块的一端转动连接，两个第三连杆的另一端分别与一个联动块的两端转动连接，两个第四连杆的一端分别与两个推压块的另一端转动连接，两个第四连杆的另一端分别与另一个联动块的两端转动连接；调刚气缸固定在所述下平台的表面，调刚气缸的输出端与其中的一个推压块固定连接，通过调刚气缸推动该推压块改变两个片簧的弯曲刚度，调节平动传递机构的刚度。
进一步的，平动刚度模拟平台的数量不少于两个，每个平动刚度模拟平台的平台底板、平台支撑板或下平台通过增高架或直接叠放在下方平动刚度模拟平台的第一导轨组上或平动导轨组上，或与下方平动刚度模拟平台的顶锥座固定连接，同时每个平动刚度模拟平台通过传动轴与下方平动刚度模拟平台的滑动调节组件或滑动组件相连，进而实现下方平动刚度模拟平台控制上方平动刚度模拟平台不同运动方向的平动刚度。
与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：
本发明提供的以绳驱结构为核心的转动刚度模拟平台将柔性基座输入端的转动转换为平动，并配合电机以改变弹簧钢丝绳的预紧力的方式实现转动方向的实时变刚度调节；且提供了基于弹簧、滑轨和片簧的三种不同的平动刚度模拟平台。将转动和平动刚度模拟平台叠放连接，组成可同时完成转动刚度和平动刚度调节的时变刚度基座***。此***能够在地面上模拟空间站大小臂组合时大臂在运动过程中的刚度变化，并反作用于小臂，从而为研究空间站大小臂共同运动下组合臂内发生的扰动运动规律奠定基础。
附图说明
图1是根据具体实施例1提供的多方向运动转换的时变刚度基座***的整体结构图；
图2是根据具体实施例1提供的多方向运动转换的时变刚度基座***中转动刚度模拟平台的结构图；
图3是根据具体实施例1提供的多方向运动转换的时变刚度基座***中转动刚度模拟平台的俯视结构图；
图4是根据具体实施例1提供的多方向运动转换的时变刚度基座***中转动刚度模拟平台的侧视结构图；
图5是根据具体实施例1提供的多方向运动转换的时变刚度基座***中第一平动刚度模拟平台的结构图；
图6是根据具体实施例1提供的多方向运动转换的时变刚度基座***中第一平动变刚度机构的结构图；
图7是根据具体实施例1提供的多方向运动转换的时变刚度基座***中第一平动变刚度机构的俯视结构图；
图8是根据具体实施例2提供的多方向运动转换的时变刚度基座***中的整体结构图；
图9是根据具体实施例2提供的多方向运动转换的时变刚度基座***中第三平动刚度模拟平台的俯视结构图；
图10是根据具体实施例2提供的多方向运动转换的时变刚度基座***中变刚度调节单元的结构图；
图11是根据具体实施例2提供的多方向运动转换的时变刚度基座***中变刚度调节单元的剖视结构图；
图12是根据具体实施例3提供的多方向运动转换的时变刚度基座***的整体结构图；
图13是根据具体实施例3提供的多方向运动转换的时变刚度基座***中第一平动传递机构与第五平动变刚度机构第一视角的配合示意图；
图14是根据具体实施例3提供的多方向运动转换的时变刚度基座***中第一平动传递机构与第五平动变刚度机构第二视角的配合示意图；
图15是根据具体实施例3提供的多方向运动转换的时变刚度基座***中第五平动变刚度机构的结构示意图。
附图标记：柔性基座输入端1、三角形连接架1-1、连接孔1-2、支撑台1-3、台沿1-4、柔性基座盖板2、转动刚度模拟平台3、运动转换机构3-1、转动支撑架3-11、转动支撑台3-111、转动支撑臂3-112、转动支撑架底座3-113、牵引转台3-12、连杆3-13、运动转换滑轨3-14、运动转换滑块3-15、转动变刚度机构3-2、转动导向轮3-21、转动收绳轮3-22、皮带轮3-23、张紧轮3-24、转动调刚电机3-25、皮带3-26、支撑底板3-3、转动平台底板3-4、第一平动刚度模拟平台4、第一滑动调节组件4-1、第一导轨组4-2、第一平动变刚度机构4-3、圆弧轨道4-31、轨道回转中心柱4-32、内接滑块4-33、导向连接臂4-34、导向连杆4-35、压簧4-36、电机4-37、调刚回转中心柱4-38、锥齿轮组4-39、直线轴承4-310、第一平台底板4-4、第二平动刚度模拟平台5、第二平台底板5-1、第二导轨组5-2、第二平动变刚度机构5-3、弹簧钢丝绳6、第三平动刚度模拟平台7、第一平台支撑板7-1、第三导轨组7-2、第三平动变刚度机构7-3、顶锥座7-31、变刚度调节单元7-32、驱动电机7-321、第一联轴器7-322、滚珠花键7-323、旋转轴7-324、弹簧7-325、台座7-326、T型底座7-3261、套筒7-3262、卡接件7-327、卡锥7-3271、卡锥块7-3272、螺栓7-3273、轴承7-328、轴套7-329、端盖7-330、顶锥7-33、第四平动刚度模拟平台8、第二平台支撑板8-1、第四导轨组8-2、第四平动变刚度机构8-3、第五平动刚度模拟平台9、第一上平台9-1、第一下平台9-2、第一平动传递机构9-3、平动导轨组9-31、导向轴9-32、导向滑块9-33、支撑弹簧9-34、平动连接滑块9-35、平动滑块9-36、平动调节滑轨9-37、第五平动变刚度机构9-4、调刚气缸9-41、联动块9-42、推压块9-43、直线轴承组9-44、片簧9-45、第一连杆9-46、第二连杆9-47、第三连杆9-48、第四连杆9-49、轴承座9-410、第六平动刚度模拟平台10、第二上平台10-1、第二下平台10-2、第二平动传递机构10-3、第六平动变刚度机构10-4、传动轴11、型材12。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
本发明提供三种不同结构设计的多方向运动转换的时变刚度基座***，每一种基座***均可模拟大臂作为小臂基座时，组合臂相接处在多个自由度上的刚度变化。
下面以三个自由度为例进行说明，对于其他的自由度同理可得。三个自由度分别为一个水平旋转的转动自由度和两个运动方向垂直的平动自由度，则多方向运动转换的时变刚度基座***可模拟水平旋转的转动刚度变化和两个垂直的平动刚度变化。
三种多方向运动转换的时变刚度基座***采用相同结构设计的基座输入端和转动刚度模拟平台，以及采用不同结构设计的平动刚度模拟平台，下面以三个实施例对三种主动变刚度模块化基座的具体结构进行详述。
具体实施例1：
本具体实施例1提供的多方向运动转换的时变刚度基座***，以绳驱机构为基础的转动刚度模拟平台将来自柔性基座输入端的转动转化为平动并进行刚度调节；平动刚度模拟平台通过电机控制平动变刚度机构的力矩的变化，调节自身刚度，并作用在柔性基座输入端，实现对柔性基座输入端平动刚度的调节。
如图1-图7所示，本具体实施例1提供的多方向运动转换的时变刚度基座***包括柔性基座输入端1、柔性基座盖板2、转动刚度模拟平台3、第一平动刚度模拟平台4和第二平动刚度模拟平台5。其中，柔性基座输入端1安装到柔性基座盖板2的顶面，转动刚度模拟平台3通过型材12固定在柔性基座盖板2的底面，第一平动刚度模拟平台4与转动刚度模拟平台3连接，使第一平动刚度模拟平台4实时控制柔性基座输入端1的平动刚度。
在具体实施例1中，柔性基座输入端1包括三角形连接架1-1和开设在三角形连接架1-1的连接孔1-2，连接孔1-2用于与外界的动力源连接，由动力源向柔性基座输入端1输入转动或平动，以模拟小臂水平方向的转动和水平方向的正交平动。三角形连接架1-1通过支撑台1-3安装在柔性基座盖板2的顶面，在支撑台1-3的两端向外形成有台沿1-4，台沿1-4通过螺钉固定在柔性基座盖板2上，在支撑台1-3的底部安装有滚动轴承。
转动刚度模拟平台3包括运动转换机构3-1、转动变刚度机构3-2和支撑底板3-3。其中，转动变刚度机构3-2安装在支撑底板3-3上，运动转换机构3-1通过联轴器与柔性基座输入端1连接，用于将柔性基座输入端1的转动转换为向四周扩散的平动；转动变刚度机构3-2同轴控制运动转换机构3-1，通过实时控制转动变刚度机构3-2对运动转换机构3-1的预紧力，进而控制运动转换机构3-1的运动刚度。
运动转换机构3-1包括转动支撑架3-11、牵引转台3-12、连杆3-13和运动转换滑轨3-14，以及与运动转换滑轨3-14匹配的运动转换滑块3-15。
转动支撑架3-11包括转动支撑台3-111、转动支撑臂3-112和不少于两个的转动支撑架底座3-113，且转动支撑台3-111和转动支撑臂3-112为一体结构。
转动支撑臂3-112的数量与转动支撑架底座3-113一致，转动支撑臂3-112的一端均匀布置于转动支撑台3-111的圆周，转动支撑臂3-112的另一端安装在转动支撑架底座3-113上，使转动支撑架底座3-113通过转动支撑臂3-112将转动支撑台3-111架起。运动转换滑轨3-14与转动支撑臂3-112的数量一致，并安装在转动支撑臂3-112上。
在本发明具体实施例1中，转动支撑臂3-112的数量为3个，且每两个转动支撑臂3-112之间的夹角为120°。
柔性基座输入端1通过联轴器与牵引转台3-12上同轴连接，运动转换滑块3-15通过连杆3-13与牵引转台3-12相连，使柔性基座输入端1的转动经牵引转台3-12，通过连杆3-13转换为运动转换滑块3-15在运动转换滑轨3-14上的平动。
转动变刚度机构3-2包括转动导向轮3-21、转动收绳轮3-22、皮带轮3-23、张紧轮3-24和转动调刚电机3-25。
其中，皮带轮3-23和张紧轮3-24的数量与转动支撑架底座3-113的数量一致，皮带轮3-23套装在转动支撑架底座3-113上且低于转动支撑臂3-112，使套装并连接皮带轮3-23上的皮带3-26低于转动支撑臂3-112；张紧轮3-24与皮带轮3-23高度一致且沿转动支撑台3-111的周向均匀分布，使张紧轮3-24向转动支撑台3-111的方向压紧皮带3-26。
转动调刚电机3-25固定在支撑底板3-3上，且转动调刚电机3-25的输出端通过联轴器与蜗杆相连，蜗杆与安装在任一皮带轮3-23上的蜗轮啮合，使转动调刚电机3-25通过蜗杆和蜗轮的配合控制皮带轮3-23的转动，进而通过皮带3-26控制其他皮带轮3-23的转动。
转动收绳轮3-22的数量与皮带轮3-23的数量一致，且与皮带轮3-23同轴安装在转动支撑架底座3-113上，使皮带轮3-23带动转动收绳轮3-22进行同步旋转；转动导向轮3-21的数量与转动收绳轮3-22的数量一致，并靠近转动收绳轮3-22安装在转动支撑臂3-112上。
运动转换滑块3-15上安装有与相邻转动支撑架底座3-113上的转动收绳轮3-22相连的弹簧钢丝绳6，具体的安装方式为将弹簧钢丝绳6的一端固定在运动转换滑块3-15上，弹簧钢丝绳6的另一端绕过转动导向轮3-21固定在相邻转动支撑架底座3-113上的转动收绳轮3-22上。
当柔性基座输入端1通过联轴器带动牵引转台3-12进行转动时，牵引转台3-12的转动经连杆3-13转化为运动转换滑块3-15沿运动转换滑轨3-14的直线运动。而当转动调刚电机3-25启动后，转动调刚电机3-25通过联轴器驱动蜗轮与蜗杆旋转，引起皮带轮3-23从动，进一步地引起各个转动收绳轮3-22联动，转动收绳轮3-22收紧弹簧钢丝绳6进而改变各个弹簧钢丝绳6的预紧力，从而改变牵引转台3-12的转动刚度，使得柔性基座输入端1的转动刚度可控且时变。
第一平动刚度模拟平台4包括第一滑动调节组件4-1、两个第一导轨组4-2、第一平台底板4-4和第一平动变刚度机构4-3。在具体实施例1中，第一平动变刚度机构4-3的数量为两个。
第二平动刚度模拟平台5包括第二滑动调节组件、第二平台底板5-1、两个第二导轨组5-2和第二平动变刚度机构5-3。在具体实施例1中，第二平动变刚度机构5-3的数量也为两个。
其中，第一导轨组4-2、第一滑动调节组件4-1和第一平动变刚度机构4-3均安装在第一平台底板4-4上，两个第一平动变刚度机构4-3分别位于第一滑动调节组件4-1的两端，且均与第一滑动调节组件4-1接触，使两个第一平动变刚度机构4-3通过第一滑动调节组件4-1和传动轴11实时调整支撑底板3-3的平动刚度。两个第一导轨组4-2平行于第一滑动调节组件4-1并固定在第一平台底板4-4的两端，且通过增高架使支撑底板3-3在第一导轨组4-2上移动。第二滑动调节组件、第二平台底板5-1、第二导轨组5-2与第二平动变刚度机构5-3的连接安装方式同上，此处不再赘述。
第一滑动调节组件4-1包括连接滑块和平动滑轨，平动滑轨固定在平台底板4-4上，传动轴11固定在连接滑块上，并在传动轴11上套设有与第一平动变刚度机构4-3紧密接触的滚轮，当传动轴11带动连接滑块在平动滑轨上平动时，连接滑块上的滚轮滚动挤压第一平动变刚度机构4-3进行转动。
第一导轨组4-2包括平动导轨和平动滑块，平动导轨平行于平动滑轨固定在平台底板的两端。支撑底板3-3通过增高架安装在平动滑块上，使平动滑块配合平动导轨带动支撑底板3-3进行平动。
第一平动变刚度机构4-3包括圆弧轨道4-31、轨道回转中心柱4-32、内接滑块4-33、导向连接臂4-34、导向连杆4-35、压簧4-36、电机4-37、调刚回转中心柱4-38、锥齿轮组4-39和直线轴承4-310。
其中，轨道回转中心柱4-32固定在第一平台底板4-4上，圆弧轨道4-31的一端与传动轴11上套设的滚轮紧密接触，圆弧轨道4-31的另一端与轨道回转中心柱4-32固定连接。传动轴11及其滚轮沿平动滑轨平动时，滚轮挤压圆弧轨道4-31，使圆弧轨道4-31以轨道回转中心柱4-32进行转动。
调刚回转中心柱4-38和电机4-37安装在第一平台底板4-4上，锥齿轮组4-39安装在调刚回转中心柱4-38上，且电机4-37的输出端与锥齿轮组4-39中的主动锥齿轮固接，主动锥齿轮与锥齿轮组4-39中的从动锥齿轮配合，使电机4-37通过锥齿轮组4-39带动调刚回转中心柱4-38的输出端旋转。
导向连接臂4-34的固定端与调刚回转中心柱4-38的输出端固定连接，导向连接臂4-34的活动端设置有安装导向连杆4-35的安装件。直线轴承4-310的导杆固定在导向连接臂4-34上，直线轴承4-310的轴承与导向连杆4-35相连，使导向连杆4-35沿直线轴承4-310方向运动。
内接滑块4-33的安装侧安装在导向连杆4-35，内接滑块4-33的活动侧与圆弧轨道4-31的内壁配合，使内接滑块4-33带动导向连杆4-35沿圆弧轨道4-31的内壁移动。压簧4-36的一端固定在导向连接臂4-34的固定端上，压簧4-36的另一端与导向连杆4-35相连。
当第一滑动调节组件4-1沿导轨运动时，始终与圆弧轨道4-31保持接触。第一滑动调节组件4-1运动受到的阻力反作用于圆弧轨道4-31，使圆弧轨道4-31绕轨道回转中心柱4-32旋转，在这一过程中，阻力经内接滑块4-33和导向连杆4-35传递至压簧4-36。压簧4-36受到挤压，产生弹力，为使力矩平衡，电机4-37驱动一对锥齿轮组4-39，带动内接滑块4-33、导向连杆4-35、压簧4-36以及直线轴承4-310绕调刚回转中心柱4-38转动。通过实时改变弹力力矩，使得第一平动变刚度机构4-3在该运动方向上的刚度可控且时变。
第一平台底板4-4搭载到第二平动刚度模拟平台5的第二导轨组5-2上，同时第一平台底板4-4通过传动轴11与第二滑动调节组件相连，进而使第二平动刚度模拟平台5控制第一平动刚度模拟平台4在另一个平动方向上的平动刚度。
本具体实施例1提供的多方向运动转换的时变刚度基座***，通过转动刚度模拟平台3将柔性基座输入端1的转动转化为转换滑块3-15的平动，并通过改变其上弹簧钢丝绳6的预紧力，从而使柔性基座输入端1的转动刚度可控且时变；通过第一平动刚度模拟平台4和第二平动刚度模拟平台5将柔性基座输入端1的两个垂直方向的平动转化为滑块组件的平动，并通过改变压簧4-36的力矩，从而使柔性基座输入端1的平动刚度可控且时变。通过这种方式，实现在大臂运动过程中，模拟大臂作为小臂的基座，在运动过程中实时变化的刚度。
具体实施例2：
本具体实施例2提供的多方向运动转换的时变刚度基座***，以绳驱机构为基础的转动刚度模拟平台将来自柔性基座输入端的转动转化为平动并进行刚度调节；平动刚度模拟平台通过改变弹簧有效圈数的方式调节自身刚度，并作用在柔性基座输入端，实现柔性基座输入端平动刚度的调节。
如图8-图11所示，本具体实施例2提供的多方向运动转换的时变刚度基座***包括柔性基座输入端1、柔性基座盖板2、转动刚度模拟平台3、第三平动刚度模拟平台7和第四平动刚度模拟平台8。
其中，柔性基座输入端1、柔性基座盖板2与转动刚度模拟平台3的安装连接方式与本具体实施例1提供的多方向运动转换的时变刚度基座***一致，此处不再赘述。且本具体实施例2提供的多方向运动转换的时变刚度基座***中的转动刚度模拟平台3与具体实施例1提供的多方向运动转换的时变刚度基座***中的转动刚度模拟平台3包括结构一致的运动转换机构3-1、转动变刚度机构3-2和支撑底板3-3，并在支撑底板3-3的底部通过型材12安装有转动平台底板3-4。第三平动刚度模拟平台7与支撑底板3-3和转动平台底板3-4之间的型材12相接，进而控制转动刚度模拟平台3的整体平动刚度。
第三平动刚度模拟平台7包括第一平台支撑板7-1、第三导轨组7-2和第三平动变刚度机构7-3，第三导轨组7-2的承导件安装在第一平台支撑板7-1上，第三导轨组7-2的运动件与转动平台底板3-4的底部固定连接，第三平动变刚度机构7-3用于通过改变弹簧有效圈数的方式调节自身刚度，以改变柔性基座输入端1一个水平方向的平动刚度；第四平动刚度模拟平台8包括第二平台支撑板8-1、第四导轨组8-2和第四平动变刚度机构8-3，第四导轨组8-2安装在第二平台支撑板8-1上，第四导轨组8-2与第三导轨组7-2正交布置，即两者的运动方向垂直，第四导轨组8-2的运动件与第一平台支撑板7-1的底部固定连接，第四平动变刚度机构8-3用于通过改变弹簧有效圈数的方式调节自身刚度，以改变柔性基座输入端1另一个水平方向的平动刚度。
第三平动变刚度机构7-3包括顶锥座7-31和两个结构相同的变刚度调节单元7-32，在顶锥座7-31的两个相对的表面分别加工有顶锥孔，用于安装顶锥7-33，两个变刚度调节单元7-32分别与两个顶锥7-33抵接，顶锥座7-31固定在支撑底板3-3和转动平台底板3-4之间的型材12上，使转动平台底板3-4受到两个方向的作用力，即转动平台底板3-4的平动受到两个变刚度调节单元7-32的干扰。通过实时改变变刚度调节单元7-32的输出刚度，进而使得柔性基座输入端1的平动刚度可控且时变。
变刚度调节单元7-32包括驱动电机7-321、第一联轴器7-322、滚珠花键7-323、旋转轴7-324、弹簧7-325、台座7-326、卡接件7-327、轴承7-328、轴套7-329和端盖7-330。
其中，驱动电机7-321通过电机支架固定在第一平台支撑板7-1上，驱动电机7-321的输出轴通过第一联轴器7-322与滚珠花键7-323的花键轴连接，滚珠花键7-323的法兰与旋转轴7-324连接，轴套7-329套装在旋转轴7-324的端部，弹簧7-325与轴承7-328分别套装在轴套7-329的两端，端盖7-330套装在轴套7-329上且位于弹簧7-325与轴承7-328的外侧，端盖7-330与顶锥7-33相抵接，轴承7-328的内圈与轴套7-329接触，轴承7-328的外圈与端盖7-330接触；台座7-326包括一体结构或分体结构的T型底座7-3261和套筒7-3262，T型底座7-3261通过两个L形连接块固定安装在第一平台支撑板7-1上，实现对套筒7-3262的支撑固定，套筒7-3262套设在弹簧7-325的外侧；卡接件7-327包括一体结构或分体结构的卡锥7-3271和卡锥块7-3272，卡锥块7-3272通过螺栓7-3273固定在套筒7-3262的外侧，卡锥7-3271穿过套筒7-3262后卡入弹簧7-325的内部；控制驱动电机7-321的输出轴旋转，依次经第一联轴器7-322、滚珠花键7-323、旋转轴7-324、轴套7-329传递至弹簧7-325，弹簧7-325抵接卡锥7-3271沿径向旋转，从而改变弹簧7-325自身的有效圈数，实现端盖7-330对顶锥座7-31的时变刚度输出。
为了调节卡锥7-3271的位置，在卡锥块7-3272与套筒7-3262上分别开设有供螺栓7-3273调节位置的腰型孔，在套筒7-3262上还开设有避让孔，卡锥7-3271向下穿过避让孔后卡入弹簧7-325的内部。
作为替代方案，卡接件7-327还可以是一个螺栓，在套筒7-3262上开设有调节孔，螺栓的头部卡在调节孔的外侧，螺栓的螺杆向下穿过调节孔后卡入弹簧7-325的内部，并通过螺母将螺杆锁紧在套筒7-3262上。
第四平动刚度模拟平台8包含第二平台支撑板8-1、第四导轨组8-2和第四平动变刚度机构8-3，且连接安装方式与与第三平动刚度模拟平台7的结构一致，故在此不再赘述。第三平动变刚度机构7-3的顶锥座7-31固定在支撑底板3-3和转动平台底板3-4之间的型材12上，第四平动刚度模拟平台8的顶锥座固定在第一平台支撑板7-1上。
本具体实施例2提供的多方向运动转换的时变刚度基座***，通过转动刚度模拟平台3将柔性基座输入端1的转动转化为转换滑块3-15的平动，并通过改变其上弹簧钢丝绳6的预紧力，从而使柔性基座输入端1的转动刚度可控且时变；通过第三平动刚度模拟平台7和第四平动刚度模拟平台8将柔性基座输入端1的两个垂直方向的平动转化为顶锥座7-31的平动，并通过改变弹簧7-325中用来输出刚度的有效圈数，从而使柔性基座输入端1的平动刚度可控且时变。通过这种方式，实现在大臂运动过程中，模拟大臂作为小臂的基座，在运动过程中实时变化的刚度。
具体实施例3：
本具体实施例3提供的多方向运动转换的时变刚度基座***，以绳驱机构为基础的转动刚度模拟平台将来自柔性基座输入端的转动转化为平动并进行刚度调节；平动刚度模拟平台通过改变片簧刚度的方式调节自身刚度，并作用在柔性基座输入端，实现柔性基座输入端平动刚度的调节。
如图12-图15所示，本具体实施例3提供的多方向运动转换的时变刚度基座***包括柔性基座输入端1、柔性基座盖板2、转动刚度模拟平台3、第五平动刚度模拟平台9和第六平动刚度模拟平台10。
其中，柔性基座输入端1、柔性基座盖板2与转动刚度模拟平台3的安装连接方式与具体实施例1提供的多方向运动转换的时变刚度基座***一致，此处不再赘述。且本具体实施例3提供的多方向运动转换的时变刚度基座***中的转动刚度模拟平台3与具体实施例1提供的多方向运动转换的时变刚度基座***中的转动刚度模拟平台3包括结构一致的运动转换机构3-1、转动变刚度机构3-2和支撑底板3-3，第五平动刚度模拟平台9通过传动轴11与支撑底板3-3相连并控制转动刚度模拟平台3的整体平动刚度。
第五平动刚度模拟平台9包括第一上平台9-1、第一下平台9-2、第一平动传递机构9-3和第五平动变刚度机构9-4，第一平动传递机构9-3中的平动导轨组9-31固定在第一上平台9-1上，柔性基座输入端1输入的平动传递至第一平动传递机构9-3，第五平动变刚度机构9-4固定在第一下平台9-2上，且与第一平动传递机构9-3连接，用于通过改变片簧刚度的方式调节第一平动传递机构9-3的刚度，从而实现柔性基座输入端1的平动刚度的调节。第六平动刚度模拟平台10包括第二上平台10-1、第二下平台10-2、第二平动传递机构10-3和第六平动变刚度机构10-4，柔性基座输入端1的另一个垂直方向的平动传递至第二平动传递机构10-3，第五平动刚度模拟平台9搭载在第二上平台10-1上，第六平动变刚度机构10-4固定在第二下平台10-2上，且与第二平动传递机构10-3连接。第六平动刚度模拟平台10的安装方式与第五平动刚度模拟平台9一致，故不做赘述。
第一上平台9-1与第一下平台9-2之间通过型材12支撑连接。
第一平动传递机构9-3包括平动导轨组9-31、导向轴9-32、导向滑块9-33、支撑弹簧9-34和滑动组件。平动导轨组9-31的承导件固定在第一上平台9-1的表面，平动导轨组9-31的运动件与支撑底板3-3的底面固定连接；滑动组件包括平动连接滑块9-35、平动滑块9-36、平动调节滑轨9-37，平动调节滑轨9-37与平动导轨组9-31平行设置，平动滑块9-36的数量为两个且分布在平动连接滑块9-35的两侧，两个平动滑块9-36与平动连接滑块9-35构成滑块组，在平动调节滑轨9-37上直线滑动；传动轴11的一端与平动连接滑块9-35固定，传动轴11的另一端与支撑底板3-3连接固定，导向轴9-32的一端与第一下平台9-2固定连接，导向轴9-32的另一端与第一上平台9-1的底部固定连接，通过一个螺钉向下穿过平动调节滑轨9-37、第一上平台9-1后与导向轴9-32的上端连接，实现三者的固定连接，导向滑块9-33套装在导向轴9-32上，沿导向轴9-32上下滑动，支撑弹簧9-34套装在导向轴9-32上，支撑弹簧9-34的一端与导向滑块9-33的底部抵接，支撑弹簧9-34的另一端与第一下平台9-2抵接，支撑弹簧9-34向导向滑块9-33提供与其运动方向相反的力。
第五平动变刚度机构9-4包括调刚气缸9-41、与型材12转动连接的两个联动块9-42以及沿导向滑块9-33对称设置的两个推压块9-43、两个直线轴承组9-44、两个片簧9-45、两个第一连杆9-46、两个第二连杆9-47、两个第三连杆9-48和两个第四连杆9-49，在型材12与联动块9-42上分别安装有轴承座9-410，两个轴承座9-410之间安装有轴承，实现联动块9-42相对于型材12的转动，两个推压块9-43沿两个直线轴承组9-44水平滑动，两个片簧9-45的一端分别与两个推压块9-43固定连接，两个片簧9-45的另一端分别与导向滑块9-33的两侧固定连接，两个第一连杆9-46的一端分别与一个平动滑块9-36的两侧转动连接，两个第一连杆9-46的另一端分别与导向滑块9-33的一端的两侧转动连接，两个第二连杆9-47的一端分别与另一个平动滑块9-36的两侧转动连接，两个第二连杆9-47的另一端分别与导向滑块9-33的另一端的两侧转动连接，两个第三连杆9-48的一端分别与两个推压块9-43的一端转动连接，两个第三连杆9-48的另一端分别与一个联动块9-42的两端转动连接，两个第四连杆9-49的一端分别与两个推压块9-43的另一端转动连接，两个第四连杆9-49的另一端分别与另一个联动块9-42的两端转动连接，调刚气缸9-41的输出端与其中的一个推压块9-43固定连接。
柔性基座输入端1在平动导轨组9-31方向上的平动，经支撑底板3-3和传动轴11传递至滑动组件，使滑块组沿平动调节滑轨9-37进行直线运动，滑块组的直线运动经第一连杆9-46和第二连杆9-47转换为导向滑块9-33的竖直直线运动。导向滑块9-33的运动受到片簧9-45和支撑弹簧9-34的干扰。其中，片簧9-45由两个对称叠放的弹簧钢片构成，且两个弹簧钢片之间形成空腔。片簧9-45的刚度与空腔的宽度有关，空腔的宽度越大，片簧9-45的弯曲刚度越大，抗变形能力越强。由此，通过改变空腔的宽度即可改变第五平动变刚度机构9-4的输出刚度，从而调节第一平动传递机构9-3和第二平动传递机构10-3的刚度，实现柔性基座输入端1的平动刚度的调节。
调刚气缸9-41驱动推压块9-43在直线轴承组9-44滑动，并通过两个联动块9-42以及两个联动块9-42两侧的第三连杆9-48、第四连杆9-49实现另一侧的推压块9-43同步运动，推压块9-43的运动会挤压片簧9-45，从而改变片簧9-45的空腔的宽度。通过实时改变片簧9-45的空腔的宽度，使得滑块组在运动方向上的刚度可控且时变。
第六平动刚度模拟平台10的调节刚度的原理与第五平动刚度模拟平台9相同，故不再赘述，第六平动刚度模拟平台10的平动导轨组、滑动组件与第五平动刚度模拟平台9的平动导轨组9-31、滑动组件正交布置，即第六平动刚度模拟平台10与第五平动刚度模拟平台9的运动方向正交，第六平动刚度模拟平台10的滑动组件通过传动轴11与第五平动刚度模拟平台9的第一下平台9-2固定连接，第六平动刚度模拟平台10的平动导轨组连接第二上平台10-1与第五平动刚度模拟平台9的第一下平台9-2。
柔性基座输入端1在第二平动传递机构10-3中平动导轨组方向上的平动，经第五平动刚度模拟平台9的第一上平台9-1和第一下平台9-2传递至第六平动刚度模拟平台10的传动轴11，再传递至第六平动刚度模拟平台10的滑动组件。
本具体实施例3提供的多方向运动转换的时变刚度基座***，通过转动刚度模拟平台3将柔性基座输入端1的转动转化为转换滑块3-15的平动，并通过改变其上弹簧钢丝绳6的预紧力，从而使柔性基座输入端1的转动刚度可控且时变；通过第五平动刚度模拟平台9和第六平动刚度模拟平台10将柔性基座输入端1的两个垂直方向的平动转化为导向滑块的竖直直线运动，并通过改变片簧9-45的支撑刚度，从而使柔性基座输入端1的平动刚度可控且时变。通过这种方式，实现在大臂运动过程中，模拟大臂作为小臂的基座，在运动过程中实时变化的刚度。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (13)
1.一种多方向运动转换的时变刚度基座***，包括柔性基座输入端和柔性基座盖板，其特征在于，还包括转动刚度模拟平台和平动刚度模拟平台；其中，
所述柔性基座输入端通过支撑台安装到所述柔性基座盖板的顶面；所述转动刚度模拟平台通过型材与所述柔性基座盖板的底面相连；所述平动刚度模拟平台通过传动轴与所述转动刚度模拟平台连接；
所述转动刚度模拟平台包括运动转换机构和转动变刚度机构；所述运动转换机构通过联轴器与所述柔性基座输入端连接，用于将所述柔性基座输入端的转动转换为向四周扩散的平动；所述转动变刚度机构同轴控制所述运动转换机构，通过实时控制所述转动变刚度机构对所述运动转换机构的预紧力，进而控制所述运动转换机构的运动刚度；
所述平动刚度模拟平台包括第一平动变刚度机构、第一导轨组、滑动调节组件和平台底板，所述第一平动变刚度机构的数量不少于一组，所述滑动调节组件和所述第一平动变刚度机构均安装在所述平台底板上，所述第一平动变刚度机构通过所述滑动调节组件和所述传动轴实时调整所述转动刚度模拟平台的平动刚度；所述第一导轨组平行于所述滑动调节组件并固定在所述平台底板的两端，且通过增高架使所述转动刚度模拟平台在所述第一导轨组上移动；
或所述平动刚度模拟平台包括平台支撑板、第二导轨组和第二平动变刚度机构，所述第二导轨组承载所述转动变刚度机构，所述第二平动变刚度机构用于通过改变弹簧有效圈数的方式调节自身刚度，以改变所述柔性基座输入端的平动刚度；
或所述平动刚度模拟平台包括上平台、下平台、平动传递机构和第三平动变刚度机构，所述平动传递机构通过传动轴与所述转动刚度模拟平台相连，用于将所述柔性基座输入端输入的平动传递至所述平动传递机构；所述上平台与所述下平台之间通过型材支撑连接，所述第三平动变刚度机构固定在所述下平台上，且与所述平动传递机构连接，用于通过改变弹片簧刚度的方式调节所述平动传递机构的刚度，从而实现所述柔性基座输入端的平动刚度的调节。
2.根据权利要求1所述的多方向运动转换的时变刚度基座***，其特征在于，所述转动刚度模拟平台还包括支撑底板；其中，所述支撑底板通过所述型材固定在所述柔性基座盖板的底面；所述运动转换机构安装在所述支撑底板上；所述转动变刚度机构通过支撑块安装在所述支撑底板上；所述支撑底板安装在所述平动刚度模拟平台上，并通过所述传动轴与所述平动刚度模拟平台相连。
3.根据权利要求2所述的多方向运动转换的时变刚度基座***，其特征在于，所述运动转换机构包括转动支撑架、牵引转台、连杆和运动转换滑轨，以及与所述运动转换滑轨匹配的运动转换滑块；其中，
所述转动支撑架包括转动支撑台、转动支撑臂和不少于两个的转动支撑架底座，且所述转动支撑台和所述转动支撑臂为一体结构；所述转动支撑臂的数量与所述转动支撑架底座一致，所述转动支撑臂的一端均匀布置于所述转动支撑台的圆周，所述转动支撑臂的另一端安装在所述转动支撑架底座上，使所述转动支撑架底座通过所述转动支撑臂将所述转动支撑台架起；
所述运动转换滑轨与所述转动支撑臂的数量一致，并安装在所述转动支撑臂上；所述柔性基座输入端通过联轴器与所述牵引转台同轴连接，所述运动转换滑块通过所述连杆与所述牵引转台相连，使所述柔性基座输入端的转动经所述牵引转台，通过所述连杆转换为所述运动转换滑块在所述运动转换滑轨的平动。
4.根据权利要求3所述的多方向运动转换的时变刚度基座***，其特征在于，所述转动变刚度机构包括转动导向轮、转动收绳轮、皮带轮、张紧轮和转动调刚电机；其中，
所述皮带轮和所述张紧轮的数量与所述转动支撑架底座的数量一致，所述皮带轮套装在所述转动支撑架底座上且低于所述转动支撑臂，使套装并连接所述皮带轮上的皮带低于所述转动支撑臂；所述张紧轮与所述皮带轮高度一致且沿所述转动支撑台的周向均匀分布，使所述张紧轮向所述转动支撑台的方向压紧所述皮带；
所述转动调刚电机固定在所述支撑底板上，且所述转动调刚电机的输出端通过联轴器与蜗杆相连，所述蜗杆与安装在任一皮带轮上的蜗轮啮合，使所述转动调刚电机通过所述蜗杆和所述蜗轮的配合控制所述皮带轮的转动，进而通过所述皮带控制其他皮带轮的转动；
所述转动收绳轮的数量与所述皮带轮的数量一致，且与所述皮带轮同轴安装在所述转动支撑架底座上，使所述皮带轮带动所述转动收绳轮进行同步旋转；所述转动导向轮的数量与所述转动收绳轮的数量一致，并靠近所述转动收绳轮安装在所述转动支撑臂上；
所述运动转换滑块上固定有与相邻转动支撑架底座上的转动收绳轮相连的弹簧钢丝绳，所述转动调刚电机通过所述皮带轮和所述转动收绳轮调整所述弹簧钢丝绳的预紧力，进而调整所述柔性基座输入端的转动刚度。
5.根据权利要求3所述的多方向运动转换的时变刚度基座***，其特征在于，所述第一平动变刚度机构的数量不少于一组，每组包括两个第一平动变刚度机构；所述滑动调节组件的数量与所述第一平动变刚度机构的组数一致，且每组第一平动变刚度机构分别位于所述滑动调节组件的两端，并与所述滑动调节组件紧密接触，使两个第一平动变刚度机构通过所述传动轴和所述滑动调节组件实时调整所述转动刚度模拟平台的平动刚度；两个第一导轨组平行于所述滑动调节组件并固定在所述平台底板的两端，且通过所述增高架使所述支撑底板在所述第一导轨组上移动。
6.根据权利要求5所述的多方向运动转换的时变刚度基座***，其特征在于，所述第一平动变刚度机构包括圆弧轨道、轨道回转中心柱、内接滑块、导向连接臂、导向连杆、压簧、电机、调刚回转中心柱、锥齿轮组和直线轴承；其中，
所述轨道回转中心柱固定在所述平台底板上；所述圆弧轨道的一端与所述滑动调节组件紧密接触，所述圆弧轨道的另一端与所述轨道回转中心柱固定连接，使所述滑动调节组件挤压所述圆弧轨道，进而使所述圆弧轨道围绕所述轨道回转中心柱进行旋转；
所述调刚回转中心柱和所述电机安装在所述平台底板上，所述锥齿轮组套装在所述调刚回转中心柱上，且所述电机的输出端与所述锥齿轮组中的主动锥齿轮固接，所述主动锥齿轮与所述锥齿轮组中的从动锥齿轮配合，使所述电机通过所述锥齿轮组带动所述调刚回转中心柱的输出端旋转；
所述导向连接臂的固定端与所述调刚回转中心柱的输出端固定连接，所述导向连接臂的活动端设置有安装所述导向连杆的安装件；
所述直线轴承的一端固定在所述导向连接臂上，所述直线轴承的另一端与所述导向连杆相连，使所述导向连杆沿所述直线轴承进行伸缩调节；
所述内接滑块的安装侧安装在所述导向连杆；所述内接滑块的活动侧与所述圆弧轨道的内壁配合，使所述内接滑块带动所述导向连杆沿所述圆弧轨道的内壁移动；
所述压簧的一端固定在所述导向连接臂的固定端上，所述压簧的另一端与所述导向连杆相连，使所述电机实时控制所述调刚回转中心柱完成所述压簧的力矩调节，并与所述压簧的伸缩相配合，进而实现所述滑动调节组件对所述基座输入端的平动刚度的实时调节。
7.根据权利要求6所述的多方向运动转换的时变刚度基座***，其特征在于，所述滑动调节组件包括连接滑块和平动滑轨，所述平动滑轨固定在所述平台底板上，所述传动轴固定在所述连接滑块上，并在所述传动轴上套设有滚轮，所述圆弧轨道的一端与所述滚轮紧密接触，当所述传动轴带动所述连接滑块在所述平动滑轨上平动时，所述滚轮滚动挤压所述圆弧轨道，使所述圆弧轨道围绕所述轨道回转中心柱进行转动。
8.根据权利要求2所述的多方向运动转换的时变刚度基座***，其特征在于，所述第二平动变刚度机构包括顶锥座和两个变刚度调节单元，两个变刚度调节单元分别通过顶锥顶到所述顶锥座的两侧，所述顶锥座通过型材与所述支撑底板相连，使两个变刚度调节单元通过所述顶锥座和所述型材控制所述转动刚度模拟平台的平动刚度；
两个变刚度调节单元均包括驱动电机、第一联轴器、滚珠花键、旋转轴、弹簧、台座、卡接件、轴承、轴套和端盖，所述驱动电机固定在所述平台支撑板上，所述驱动电机的输出轴通过所述第一联轴器与所述滚珠花键的花键轴连接，所述滚珠花键的法兰与所述旋转轴连接，所述轴套套装在所述旋转轴的端部，所述弹簧与所述轴承分别套装在所述轴套的两端，所述端盖套装在所述弹簧与所述轴承的外侧，在所述端盖上与所述顶锥座上分别形成有与所述顶锥配合的顶锥孔；
所述台座包括T型底座和套筒，所述T型底座安装在所述平台支撑板上且与所述套筒固定连接，所述套筒套设在所述弹簧的外侧，所述卡接件与所述套筒固定连接，并卡入所述弹簧的内部，控制所述驱动电机的输出轴旋转，依次经所述第一联轴器、所述滚珠花键、所述旋转轴、所述轴套传递至所述弹簧，所述弹簧抵接所述卡接件沿径向旋转，改变有效圈数，实现所述端盖对所述顶锥座的时变刚度输出。
9.根据权利要求2所述的多方向运动转换的时变刚度基座***，其特征在于，所述平动传递机构包括平动导轨组、滑动组件、导向轴、导向滑块和支撑弹簧；其中，所述平动导轨组的承导件固定在所述上平台上，所述平动导轨组的运动件与所述支撑底板固定连接；所述滑动组件包括平动连接滑块、平动滑块和平动调节滑轨，所述平动调节滑轨与所述平动导轨组平行设置，所述平动滑块的数量为两个且分布在所述平动连接滑块的两侧，两个平动滑块与所述平动连接滑块均在所述平动调节滑轨上直线滑动；所述传动轴的一端与所述平动连接滑块固定，所述传动轴的另一端与所述支撑底板连接固定；所述导向轴的一端与所述下平台固定连接，所述导向轴的另一端与所述上平台的底部固定连接，通过螺钉向下穿过所述平动调节滑轨、所述上平台后与所述导向轴的上端连接，使所述平动调节滑轨、所述上平台和所述导向轴固定连接；所述导向滑块套装在所述导向轴上，沿所述导向轴上下滑动，所述支撑弹簧套装在所述导向轴上，所述支撑弹簧的一端与所述导向滑块的底部抵接，所述支撑弹簧的另一端与所述下平台抵接。
10.根据权利要求9所述的多方向运动转换的时变刚度基座***，其特征在于，所述第三平动变刚度机构包括调刚气缸、与所述上平台和所述下平台之间的型材转动连接的两个联动块以及沿所述导向滑块对称设置的两个推压块、两个直线轴承组、两个片簧、两个第一连杆、两个第二连杆、两个第三连杆和两个第四连杆；所述直线轴承组固定在所述下平台的表面，两个推压块沿两个直线轴承组水平滑动，两个片簧的一端分别与两个推压块固定连接，两个片簧的另一端分别与所述导向滑块的两侧固定连接，两个第一连杆的一端分别与一个平动滑块的两侧转动连接，两个第一连杆的另一端分别与所述导向滑块的一端的两侧转动连接，两个第二连杆的一端分别与另一个平动滑块的两侧转动连接，两个第二连杆的另一端分别与所述导向滑块的另一端的两侧转动连接，两个第三连杆的一端分别与两个推压块的一端转动连接，两个第三连杆的另一端分别与一个联动块的两端转动连接，两个第四连杆的一端分别与两个推压块的另一端转动连接，两个第四连杆的另一端分别与另一个联动块的两端转动连接，所述调刚气缸的输出端与其中的一个推压块固定连接，通过所述调刚气缸推动该推压块改变两个片簧的弯曲刚度，调节所述平动传递机构的刚度。
11.根据权利要求7所述的多方向运动转换的时变刚度基座***，其特征在于，所述平动刚度模拟平台的数量不少于两个，每个平动刚度模拟平台的平台底板搭载到下方平动刚度模拟平台的第一导轨组上，且每个平动刚度模拟平台的平台底板通过所述传动轴与下方平动刚度模拟平台的滑动调节组件相连，进而实现下方平动刚度模拟平台控制上方平动刚度模拟平台不同运动方向的平动刚度。
12.根据权利要求8所述的多方向运动转换的时变刚度基座***，其特征在于，所述平动刚度模拟平台的数量不少于两个，每个平动刚度模拟平台的平台支撑板与下方平动刚度模拟平台的顶锥座固定连接，进而实现下方平动刚度模拟平台控制上方平动刚度模拟平台不同运动方向的平动刚度。
13.根据权利要求10所述的多方向运动转换的时变刚度基座***，其特征在于，所述平动刚度模拟平台的数量不少于两个，每个平动刚度模拟平台的下平台搭载到下方平动刚度模拟平台的平动导轨组上，且每个平动刚度模拟平台的下平台通过所述传动轴与下方平动刚度模拟平台的滑动组件相连，进而实现下方平动刚度模拟平台控制上方平动刚度模拟平台不同运动方向的平动刚度。
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