[发明专利]一种柔性铰链及应用

说明书

本发明涉及一种柔性铰链及应用，包括第一连接件和第二连接件，第一连接件和第二连接件之间设有扭簧，所述扭簧由中心向两端的直径逐渐减小，所述扭簧两端通过第一扭臂与第一连接件连接，扭簧中心位置通过第二扭臂与第二连接件连接，本发明的柔性铰链能够实现较大范围行程的同时，能够减少轴漂量。

技术领域

本发明涉及柔顺机构技术领域，具体涉及一种柔性铰链及应用。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

柔性铰链是一种利用材料弹性变形而传递力、运动和能量的特殊运动副，具有无机械摩擦、无运动间隙和灵敏度高等优点，被广泛应用于微机电系统等领域。但发明人发现，受限于弹性变形，传统切口型柔性铰链的运动范围很小，已经越来越难以满足生物医学操作、光学调整、跨尺度纳米定位等超精密工程领域的应用需求。

对于传统切口型柔性铰链，切口截面形状和设计参数严重影响着切口型铰链的运动精度和运动范围，因此成为柔性铰链研究领域的热点。但是值得注意的是，各类缺口型柔性铰链会发生应力的集中，从而导致整个铰链的转动范围小，无法实现大行程的要求。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种柔性铰链，能够实现较大范围的转接，而且可以大大减小转动轴漂。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明的实施例提供了一种柔性铰链，包括第一连接件和第二连接件，第一连接件和第二连接件之间设有扭簧，所述扭簧由中心向两端的直径逐渐减小，所述扭簧两端通过第一扭臂与第一连接件连接，扭簧中心位置通过第二扭臂与第二连接件连接。

可选的，所述扭簧包括对称设置的第一扭簧部和第二扭簧部，第一扭簧部和第二扭簧部均为变径扭簧，第一扭簧部和第二扭簧部直径较大的端部与第一扭臂固定，直径较小的端部与第二扭臂固定。

可选的，所述扭簧设置多组。

可选的，多组扭簧同轴设置。

可选的，相邻扭簧相互靠近的端部与同一个第一扭臂固定连接。

可选的，所述第一连接件与第一扭臂采用一体式连接，第二连接件与第二扭臂采用一体式连接，第一扭臂、第二扭臂与扭簧采用一体式连接。

可选的，所述柔性铰链采用3D打印工艺制作而成。

可选的，所述柔性铰链采用光敏树脂或铝合金材料制成。

可选的，所述扭簧的截面为矩形，相应的，所述第一扭臂和第二扭臂为截面为矩形的板状结构。

第二方面，本发明的实施例公开了第一方面所述的柔性铰链在微机电设备的应用，所述第一连接件与微机电设备的固定部件连接，所述第二连接件与微机电设备的运动部件连接。

本发明的有益效果：

1.本发明的柔性铰链，由于扭簧直径较大的中心部位通过第二扭臂与第二连接件固定，当第一连接件固定时，第二连接件能够利用扭簧的扭转特性实现较大范围角度的转动，进而实现了柔性铰链输出较大范围的转角。

2.本发明的柔性铰链，由于扭簧直径较小的端部通过第一扭臂与第一连接件连接，相对于采用等直径的扭簧，变径扭簧在直径变小时结构的紧密性更好，保证了柔性铰链转动过程中的回转轴线保持不动，能够最大限度的减小扭簧转动过程中产生的轴漂现象。

3.本发明的柔性铰链，通过设置多组扭簧，提高了柔性铰链在与第一连接件和第二连接件垂直方向的抗拉伸压缩型及绕扭簧轴线旋转的刚度，使得整个柔性铰链的寄生运动得到显著限制。

附图说明