準(zhǔn)零剛度振動(dòng)控制系統(tǒng)的研究進(jìn)展

吳明亮,趙晨名,張來(lái)喜

(蘭州理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,甘肅 蘭州 730050)

被動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、響應(yīng)快、消耗成本少,是最常見(jiàn)的振動(dòng)控制方案。

振動(dòng)控制系統(tǒng)所能處理的振動(dòng)頻率范圍,即頻帶,主要是由系統(tǒng)自身的剛度來(lái)決定的。剛度與系統(tǒng)的自然頻率存在著比例關(guān)系,降低剛度即降低自然頻率,從而拓寬了系統(tǒng)所能控制的振動(dòng)頻率范圍,進(jìn)一步降低振動(dòng)帶來(lái)的不良影響。

為不斷完善振動(dòng)控制系統(tǒng),經(jīng)常用以下兩種優(yōu)化方案來(lái)降低系統(tǒng)總剛度:(1)對(duì)系統(tǒng)的振動(dòng)控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)減少剛度;(2)并聯(lián)負(fù)剛度結(jié)構(gòu)。經(jīng)由第一種方案優(yōu)化的系統(tǒng),在降低剛度的情況下,將無(wú)法保持原有的荷載能力,同時(shí)穩(wěn)定性和空間布置都會(huì)受到一定限制。

準(zhǔn)零剛度振動(dòng)控制系統(tǒng)在靜平衡位置處的系統(tǒng)動(dòng)剛度為零,使得系統(tǒng)在具有較低剛度的同時(shí)保證了正剛度彈簧原有的荷載能力,很好地處理了低頻或超低頻振動(dòng)造成的不良影響。

與傳統(tǒng)的被動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)相比較,準(zhǔn)零剛度振動(dòng)控制系統(tǒng)存在著以下優(yōu)勢(shì):

(1)引入負(fù)剛度,使得系統(tǒng)具有非線性項(xiàng),承載能力較好;

(2)系統(tǒng)總剛度較低,能夠處理較寬的振動(dòng)頻帶;

(3)正剛度彈簧決定系統(tǒng)承載力,負(fù)剛度則用來(lái)降低系統(tǒng)的動(dòng)剛度。通過(guò)一定的控制策略,使系統(tǒng)應(yīng)對(duì)不同的外界激勵(lì)。

本文分析了準(zhǔn)零剛度振動(dòng)控制系統(tǒng)的理論概念、研究現(xiàn)狀、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用等方面的研究進(jìn)展,研究了該系統(tǒng)在工程應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和不足,展望了準(zhǔn)零剛度振動(dòng)控制方法的應(yīng)用前景,為準(zhǔn)零剛度振動(dòng)控制理論的研究和應(yīng)用提供了一定的參考。

1 基本原理

剛度K的定義為結(jié)構(gòu)所承受的載荷增量ΔF和變形增量Δx之比,是指結(jié)構(gòu)在受外力時(shí)抑制變形的能力。剛度K的正負(fù)由兩個(gè)增量的比值決定,當(dāng)隨載荷的增量增加時(shí),ΔF/Δx為正值即為正剛度;反之表示為負(fù)剛度。當(dāng)剛度小于0時(shí),系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài),從而負(fù)剛度結(jié)構(gòu)很少單獨(dú)應(yīng)用在實(shí)際工程中。正剛度結(jié)構(gòu)與之合理組合配置,將避免系統(tǒng)的總剛度小于0。準(zhǔn)零剛度振動(dòng)控制系統(tǒng)的控制原理如圖1所示,系統(tǒng)在承載質(zhì)量m的作用下,在xe處在靜平衡位置。在xe.范圍內(nèi)布置負(fù)剛度機(jī)構(gòu),使得整個(gè)控制系統(tǒng)在xe.附近具有準(zhǔn)零剛度特性。

圖1 準(zhǔn)零剛度振動(dòng)控制系統(tǒng)控制原理

系統(tǒng)的總剛度為K=K++K-。當(dāng)系統(tǒng)在xQ范圍內(nèi)振動(dòng)時(shí),調(diào)整K+,令K+正向趨近于K-,使得總剛度正方向趨于0,從而降低系統(tǒng)固有頻率,優(yōu)化隔振性能。

2 理論分析的研究現(xiàn)狀

1957年,Molyneux[1]通過(guò)對(duì)正剛度彈性體進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,使得被動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)在滿足較高承載的同時(shí),擁有較低的系統(tǒng)剛度;1989年,Alabuzhev等[2]較為全面地闡述了準(zhǔn)零剛度振動(dòng)控制系統(tǒng)的相關(guān)理論;并設(shè)計(jì)出多種準(zhǔn)零剛度機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方案;1995年,彭解華等[3]從正、負(fù)剛度結(jié)構(gòu)并聯(lián)的穩(wěn)定性角度展開研究,提出此類結(jié)構(gòu)在振動(dòng)控制中的相關(guān)應(yīng)用;1997年,彭獻(xiàn)等[4]首先在國(guó)內(nèi)提出準(zhǔn)零剛度隔振器的相關(guān)定義,并詳細(xì)介紹了此類隔振器的分類及設(shè)計(jì)方法;1999年,Platus等[5]以相互鉸接的歐拉壓桿為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),設(shè)計(jì)出可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)零剛度特性的隔振器,壓桿結(jié)構(gòu)在一定程度上避免了斜置彈簧可能造成的失穩(wěn),進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性;2004年,張建卓等[6]研制了一臺(tái)正負(fù)剛度并聯(lián)隔振系統(tǒng),系統(tǒng)較低的總剛度使得自身固有頻率降低,頻帶明顯拓寬,隔振性能實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。

Carrella等[7-9]對(duì)Alabuzhev提出的多種負(fù)剛度模型展開進(jìn)一步研究,提出一種三彈簧結(jié)構(gòu)式準(zhǔn)零剛度隔振器,斜置彈簧提供負(fù)剛度。基于對(duì)隔振器的力傳遞率的分析,對(duì)不同條件下的斜置彈簧的傳力能力進(jìn)行對(duì)比;Kovacic等[10]對(duì)非對(duì)稱激勵(lì)下的隔離器進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,量化非線性造成的不良影響,并判斷周期加倍分岔的出現(xiàn)或發(fā)展為混沌運(yùn)動(dòng)的可能性。為了能夠求出分岔出現(xiàn)時(shí)的頻率,團(tuán)隊(duì)采用近似分析方法、數(shù)值模擬方法以及定性方法,其中包括相平面圖、龐加萊圖以及李雅普諾夫指數(shù),確定出阻尼對(duì)該頻率的影響;彭獻(xiàn)等[11]對(duì)一種準(zhǔn)零剛度被動(dòng)隔振系統(tǒng)的非線性共振響應(yīng)進(jìn)行分析,用L-P法,比較系統(tǒng)在主諧波共振、亞諧波共振和超諧波共振三種不同條件下與Duffing系統(tǒng)之間的差異;徐道臨等[12]詳細(xì)研究了幅頻與相頻特性和位移與力的傳遞率。此外,對(duì)準(zhǔn)零剛度振動(dòng)控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定區(qū)域進(jìn)行分析,并提出優(yōu)化方案[13];Ye Kan等[14]提出了一種基于準(zhǔn)零剛度隔振系統(tǒng)的凸輪-滾子機(jī)構(gòu),基于滾子-球面結(jié)構(gòu)所具備的良好的定位特性,通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化,使隔振系統(tǒng)能適應(yīng)不同的載荷;Chai等[15]研究了激勵(lì)頻率、激勵(lì)幅值以及阻尼比等參數(shù)對(duì)單自由度和2自由度系統(tǒng)的幅頻特性和力傳遞率的影響;Wang等[16]采用平均法求解各激勵(lì)頻率下準(zhǔn)零剛度隔振系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)下的非線性動(dòng)力學(xué)方程,并詳細(xì)討論了不同激勵(lì)幅值和阻尼下具有良好隔振性能及穩(wěn)定性的隔振器剛度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則;程春等[17]研究發(fā)現(xiàn)載荷與激勵(lì)幅值的變化對(duì)隔振系統(tǒng)的共振頻率、傳遞率峰值以及隔振性能的影響,其中在激勵(lì)幅值較大時(shí),載荷變化會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)的常數(shù)項(xiàng)在共振范圍內(nèi)出現(xiàn)交叉折疊的現(xiàn)象。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀

在準(zhǔn)零剛度振動(dòng)控制系統(tǒng)的研究過(guò)程中,負(fù)剛度的實(shí)現(xiàn)是具有準(zhǔn)零剛度特性的前提。目前,國(guó)內(nèi)外的科學(xué)家們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)多種不同形式的負(fù)剛度機(jī)構(gòu),分類如下。

3.1 傾斜彈簧結(jié)構(gòu)提供負(fù)剛度

Carrella等提出了一種由垂直彈簧和斜置彈簧并聯(lián)組成的準(zhǔn)零剛度振動(dòng)控制系統(tǒng),并分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)、過(guò)載欠載等因素對(duì)系統(tǒng)隔振性能的影響;Kovacic、Feng等[18]、Gatti等[19]也分別將3個(gè)彈簧進(jìn)行組合,通過(guò)參數(shù)分析設(shè)計(jì)出合適的準(zhǔn)零剛度振動(dòng)控制系統(tǒng),并進(jìn)行了一系列的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析。

Lan等[20]利用兩種平面彈簧取代橫向和垂向的螺線彈簧,使整個(gè)控制系統(tǒng)可以建立在相對(duì)緊湊的空間內(nèi),并通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)在不同載荷下良好的隔振性能,如圖2所示;白曉輝等[21]創(chuàng)新性地將碟形彈簧與線性彈簧并聯(lián),得到一種低頻隔振器,其中碟形彈簧提供負(fù)剛度;孟令帥等[22]同樣以碟形彈簧作為負(fù)剛度元件,設(shè)計(jì)出一種新型準(zhǔn)零剛度振動(dòng)控制系統(tǒng),如圖3所示。

圖2 含平面彈簧的準(zhǔn)零剛度隔振器

圖3 碟形彈簧提供負(fù)剛度的原理圖

然而,提供負(fù)剛度的斜置彈簧在變形時(shí)可能出現(xiàn)橫向失穩(wěn)現(xiàn)象,為避免這一情況的發(fā)生,通常會(huì)在彈簧內(nèi)部安裝導(dǎo)向結(jié)構(gòu),但是這樣不僅增加了裝配難度,還給整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)了多余的摩擦和阻尼。

圖4 屈曲歐拉梁準(zhǔn)零剛度隔振器

3.2 壓桿結(jié)構(gòu)提供負(fù)剛度

張建卓等[23]將受到壓彎作用的壓桿作為負(fù)剛度機(jī)構(gòu),當(dāng)壓桿兩端受到的壓力大于臨界值時(shí),壓桿在中點(diǎn)位置產(chǎn)生負(fù)剛度;劉興天等[24]以屈曲歐拉梁作為負(fù)剛度元件,設(shè)計(jì)了一種準(zhǔn)零剛度隔振器,如圖4所示;陸純紅等[25]設(shè)計(jì)了一種以歐拉壓桿作為負(fù)剛度結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)零剛度隔振器,并進(jìn)行了相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)分析;Yang等[26]對(duì)此類型的準(zhǔn)零剛度隔振系統(tǒng)固有的非線性動(dòng)力學(xué)行為和功率流特性進(jìn)行了研究;Huang等[27]研究了用歐拉屈曲梁作為負(fù)剛度校正器的非線性隔振器的隔振特性。

通過(guò)壓桿結(jié)構(gòu)提供負(fù)剛度,有效改善了彈簧結(jié)構(gòu)可能造成的失穩(wěn)現(xiàn)象,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。然而,此類結(jié)構(gòu)的負(fù)剛度特性受壓桿影響較大,在工程應(yīng)用中較少。

圖5 歐拉壓桿準(zhǔn)零剛度隔振器

3.3 水平彈簧連桿結(jié)構(gòu)提供負(fù)剛度

白曉輝等[28]分析并仿真了一種正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu),其中采用兩組壓縮彈簧與桿件鉸接作為負(fù)剛度機(jī)構(gòu),采用鉸接桿使得產(chǎn)生負(fù)剛度的彈簧僅發(fā)生沿水平方向的伸縮,彈簧恢復(fù)力的傳遞更穩(wěn)定;藍(lán)雙等[29]提出一種采用拉伸彈簧的準(zhǔn)零剛度隔振系統(tǒng),如圖6所示。并通過(guò)相應(yīng)仿真證明了其相較于壓縮式系統(tǒng)的優(yōu)越性;Thanh等[30]在此基礎(chǔ)上,將此類結(jié)構(gòu)的隔振系統(tǒng)應(yīng)用于汽車座椅,并通過(guò)多組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了應(yīng)用于汽車座椅隔振的良好性能。理論模型如圖7所示。

圖6 拉伸彈簧式準(zhǔn)零剛度隔振系統(tǒng)模型

圖7 汽車座椅隔振系統(tǒng)模型

水平彈簧連桿結(jié)構(gòu)與傾斜彈簧結(jié)構(gòu)類似,但是一定程度減輕或避免了彈簧在壓縮過(guò)程中可能出現(xiàn)的失穩(wěn)現(xiàn)象。然而,連桿鉸接處的摩擦力仍會(huì)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)剛度特性造成一定影響。

3.4 磁鐵或空氣彈簧結(jié)構(gòu)提供負(fù)剛度

Carrella等[31]將3個(gè)永磁鐵有序布置在支撐桿上,結(jié)構(gòu)如圖8所示,布置在兩端的永磁鐵對(duì)中間的永磁鐵作用,由磁力產(chǎn)生負(fù)剛度;趙賀等[32]根據(jù)磁懸浮特性和準(zhǔn)零剛度原理,設(shè)計(jì)出準(zhǔn)零剛度電磁隔振系統(tǒng),該系統(tǒng)低頻、高頻振動(dòng)條件下,相對(duì)于傳統(tǒng)的隔振器,隔振效率分別提升了84%和74%;李強(qiáng)等[33]將永磁彈簧和橡膠帶組合配置,設(shè)計(jì)出一種具有準(zhǔn)零剛度特性的永磁隔振器。其中橡膠帶作為負(fù)剛度元件;王迎春等[34]設(shè)計(jì)了雙環(huán)永磁體型準(zhǔn)零剛度振動(dòng)控制系統(tǒng),通過(guò)實(shí)驗(yàn)與對(duì)應(yīng)的線性振動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比;趙智等[35]利用氣動(dòng)彈簧提供負(fù)剛度,設(shè)計(jì)出氣動(dòng)式準(zhǔn)零剛度隔振器,如圖9所示。

圖8 三磁鐵負(fù)剛度機(jī)構(gòu)模型

圖9 氣動(dòng)式準(zhǔn)零剛度隔振器

此類型負(fù)剛度結(jié)構(gòu)有效避免了摩擦力的產(chǎn)生,并在一定程度上提高負(fù)剛度可控性。但是磁鐵、空氣彈簧會(huì)給系統(tǒng)引入電磁影響或額外動(dòng)力結(jié)構(gòu),不能符合一些工程應(yīng)用的簡(jiǎn)單化需求。

3.5 其他類型

隨著對(duì)準(zhǔn)零剛度研究的深入,除了利用負(fù)剛度機(jī)構(gòu)或元件本身具有的負(fù)剛度特性以外,有學(xué)者建議通過(guò)引入主動(dòng)振動(dòng)控制進(jìn)一步提高準(zhǔn)零剛度隔振系統(tǒng)的隔振性能。

Thanh等[36]提出了一種基于準(zhǔn)零剛度結(jié)構(gòu)的主動(dòng)氣動(dòng)隔振系統(tǒng),如圖10所示。通過(guò)分析系統(tǒng)的時(shí)變性和非線性,引入自適應(yīng)智能后退控制器(AIBC)來(lái)管理系統(tǒng)運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)更好的隔振性能;Zhou等[37]研制了一種通過(guò)機(jī)械彈簧與一對(duì)電磁彈簧并聯(lián)而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)零剛度的振動(dòng)控制系統(tǒng),如圖11所示,由于電磁彈簧的剛度取決于對(duì)電磁鐵輸入的電流大小,該隔振器可以被動(dòng)或半主動(dòng)地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn);韓超等[38]結(jié)合負(fù)剛度技術(shù)、電磁技術(shù)以及在線控制技術(shù),提出一種可調(diào)負(fù)剛度的磁齒式電磁負(fù)剛度機(jī)構(gòu),并加入與磁齒式電磁隔振器相匹配的控制器;李東海等[39]在準(zhǔn)零剛度隔振系統(tǒng)中引入線性位移時(shí)滯控制策略,有效抑制了系統(tǒng)由于非線性造成的跳躍現(xiàn)象和Hopf分叉現(xiàn)象;Sun等[40]提出了一種具有時(shí)滯主動(dòng)控制的多方向準(zhǔn)零剛度延遲隔振器,該隔振器可以同時(shí)在3個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)良好的隔振效果,并通過(guò)結(jié)構(gòu)參數(shù)的調(diào)整和主動(dòng)控制,使得隔振器適用于不同工程要求;蔣學(xué)爭(zhēng)等[41]基于磁流變彈性體實(shí)現(xiàn)減振器的主動(dòng)控制,并通過(guò)壓電捕獲理論,實(shí)現(xiàn)減振器的自供電功能。

圖10 主動(dòng)氣動(dòng)隔振系統(tǒng)模型

圖11 可調(diào)式準(zhǔn)零剛度隔振器

4 應(yīng)用

4.1 在車輛或列車中的應(yīng)用

王勇等[42]基于準(zhǔn)零剛度結(jié)構(gòu)建立了8自由度車-座椅-人耦合動(dòng)力學(xué)模型,如圖12所示;Thanh等[43]也設(shè)計(jì)了合適汽車座椅底部的準(zhǔn)零剛度振動(dòng)控制系統(tǒng),如圖13所示;Sun等[44]為了控制鐵路車輛的低頻振動(dòng),提出了一種基于加速度的垂直2自由度低頻動(dòng)力吸振器。針對(duì)2自由度動(dòng)力吸振器所需的低頻懸架隔離器,設(shè)計(jì)了具有準(zhǔn)零剛度特征的隔離器。

圖12 8自由度耦合模型

圖13 汽車座椅模型

4.2 精密儀器和特種裝備隔振中的應(yīng)用

趙含等[45]提出將準(zhǔn)零剛度隔振器應(yīng)用于船舶推進(jìn)軸系中,對(duì)比研究了基于準(zhǔn)零剛度隔振器模型和等效線性隔振器模型的推進(jìn)軸系,在葉頻激勵(lì)下的隔振效果;聞榮偉[46]提出了一種應(yīng)用于大型精密儀器,基于洛倫茲力致動(dòng)器主動(dòng)控制負(fù)剛度的隔微振控制策略。同時(shí),通過(guò)與空氣彈簧并聯(lián)來(lái)更進(jìn)一步降低系統(tǒng)固有頻率;吳文江[47]提出了一種正彈簧與負(fù)剛度元件并聯(lián)的新型隔振系統(tǒng)。為了解決高低頻隔振性能的矛盾,提出了一種采用天棚阻尼的六自由度隔振系統(tǒng)模態(tài)解耦控制方案;為了降低變壓器低頻振動(dòng)噪聲對(duì)小區(qū)居民生活的不利影響,劉玉成等[48]基于準(zhǔn)零剛度技術(shù)設(shè)計(jì)了可用于變壓器減振降噪的準(zhǔn)零剛度隔振平臺(tái)。

4.3 其他應(yīng)用

Zhou等[49]提出一種適用于轉(zhuǎn)子系統(tǒng),具有準(zhǔn)零剛度特征的扭轉(zhuǎn)隔振器。用以衰減軸系中扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的傳遞;Li等[50]研究了具有準(zhǔn)零剛度特征的12自由度浮筏系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明,該系統(tǒng)在隔振區(qū)的力傳遞能力優(yōu)于相應(yīng)的線性系統(tǒng);楊國(guó)鋒等[51]考慮到環(huán)境的低頻振動(dòng)對(duì)康復(fù)機(jī)器人性能帶來(lái)的不良影響,在機(jī)器人系統(tǒng)中引入準(zhǔn)零剛度振動(dòng)控制系統(tǒng),優(yōu)化了機(jī)器人的低頻隔振效果。

Sun等[52]設(shè)計(jì)了以磁體間的相互作用作為局部負(fù)剛度元件的連續(xù)隔震結(jié)構(gòu),來(lái)改善隔振性能并拓寬隔振帶;Zhu等[53]研究了二自由度準(zhǔn)零剛度隔振器在抗震工程中的實(shí)際應(yīng)用;Ding等[54]將準(zhǔn)零剛度隔振系統(tǒng)應(yīng)用于管道隔振,對(duì)基礎(chǔ)激勵(lì)引起的輸液管道橫向振動(dòng)進(jìn)行衰減,模型如圖14所示。

圖14 具有準(zhǔn)零剛度隔振器的液體輸送管道

5 結(jié)束語(yǔ)

5.1 目前存在的問(wèn)題

(1)準(zhǔn)零剛度振動(dòng)控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的非線性特性。當(dāng)阻尼過(guò)小或者外界激勵(lì)幅值較大時(shí),容易產(chǎn)生跳躍現(xiàn)象(共振峰值過(guò)高),將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的振動(dòng)控制效果。

(2)目前關(guān)于準(zhǔn)零剛度振動(dòng)控制系統(tǒng)的研究,系統(tǒng)普遍處于額定載荷下,即最小剛度位于靜平衡位置。在實(shí)際工程中載荷可能發(fā)生變化,系統(tǒng)的靜平衡位置偏離初始設(shè)計(jì)位置,會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的剛度關(guān)于新的靜平衡位置不對(duì)稱,影響系統(tǒng)的振動(dòng)控制效果。

(3)主動(dòng)負(fù)剛度具有變化靈活,不受負(fù)載變化影響的優(yōu)勢(shì)。但其最終性能受到傳感器和作動(dòng)器的動(dòng)態(tài)特性的限制。

5.2 發(fā)展前景

(1)磁懸浮隔振現(xiàn)己成為研究熱點(diǎn),它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)很低的固有頻率,避免接觸造成的摩擦,而且相比于傳統(tǒng)被動(dòng)隔振系統(tǒng),磁懸浮隔振系統(tǒng)的剛度可控性更強(qiáng)。這一技術(shù)將進(jìn)一步提高準(zhǔn)零剛度隔振系統(tǒng)的低頻振動(dòng)控制范圍,并為設(shè)計(jì)出適應(yīng)更低頻率的超低頻隔振平臺(tái)創(chuàng)造了可能性。

(2)目前,大多數(shù)學(xué)者對(duì)于準(zhǔn)零剛度隔振系統(tǒng)的改進(jìn),多以結(jié)構(gòu)優(yōu)化、引入主動(dòng)控制為主,而通過(guò)改變材料來(lái)提高隔振性能卻鮮有報(bào)道。通過(guò)研究領(lǐng)域間的交叉,進(jìn)一步擴(kuò)大此類振動(dòng)控制系統(tǒng)的適用范圍。

(3)隨著工業(yè)的不斷發(fā)展,大型制造設(shè)備在保證生產(chǎn)效率的同時(shí),也需要更進(jìn)一步處理外界因素對(duì)工作質(zhì)量帶來(lái)的不良影響。以制孔機(jī)器人為例,在工作過(guò)程中,為了保證制孔的精度,處理來(lái)自工廠環(huán)境的不利振動(dòng)是不可或缺的。目前,常見(jiàn)的隔振方式是通過(guò)設(shè)置隔振溝來(lái)減小環(huán)境振動(dòng)的影響。但由于隔振溝的隔振頻帶有限,不能很好地處理隨機(jī)性強(qiáng)、頻帶寬的工廠環(huán)境振動(dòng)。因此,將制孔機(jī)器人引入準(zhǔn)零剛度隔振系統(tǒng),可能是進(jìn)一步提高工作質(zhì)量的突破口。