CN114251348A - 一种非对称式柔性铰链 - Google Patents

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CN114251348A
CN114251348A CN202011020429.9A CN202011020429A CN114251348A CN 114251348 A CN114251348 A CN 114251348A CN 202011020429 A CN202011020429 A CN 202011020429A CN 114251348 A CN114251348 A CN 114251348A
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hinge
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flexible
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于普良
李世泽
徐珲
尹先雄
鲁炅
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Wuhan University of Science and Engineering WUSE
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明是一种非对称式柔性铰链，包括柔性铰链主体，其特征在于，所述的柔性铰链主体为矩形立方体，柔性铰链主体上设有一组对称凹槽，凹槽曲线是圆锥曲线，两圆锥曲线的两焦点（OuOd）连线不与x轴垂直。所述的柔性铰链是由多个基本单元组成的一个整体，柔性铰链多个组成单元的轴向既可以平行也可以垂直。多个基本单元组成的柔性铰链可以实现多轴角度方向的偏移和调整。本发明具有结构简单和形状规则等优点。与传统的圆弧柔性铰链相比，所述柔性铰链具有更高的精度，因此尤其适用于智能控制机构。

Description

一种非对称式柔性铰链
技术领域
本发明涉及一种非对称式柔性铰链，尤其涉及超精密制造领域。
背景技术
传统机械铰链存在结构复杂、尺寸较大、精度低、灵敏度差、存在摩擦发热等缺点，不利于智能控制和超精密运动控制。柔性铰链不仅具有结构紧凑和形状简单，而且具有高精度、高响应和近零摩擦等优点，广泛应用于光学检测和超精密运动平台等超精密制造领域。
发明内容
本发明的目的是设计了一种结构紧凑、形状简单、大刚度范围、高精度和高响应的柔性铰链。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术手段实现的：设计了一种非对称式柔性铰链，包括柔性铰链主体，其中：所述的柔性铰链是主体为矩形立方体，柔性铰链主体上设有一组对称凹槽，凹槽曲线是圆锥曲线，两圆锥曲线的两焦点（OuOd）连线不与x轴垂直。
所述的柔性铰链是由多个基本单元组成的一个整体，柔性铰链多个组成单元的轴向既可以平行也可以垂直。多个基本单元组成的柔性铰链可以实现多轴角度方向的偏移和调整。
所述的柔性铰链通过压电陶瓷结构伸缩完成柔性铰链在小角度范围偏移和调整，实现高精度角度变化。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1是非对称式柔性铰链1个基本单元，柔性铰链主体上设有一组对称凹槽，凹槽曲线是圆锥曲线，两圆锥曲线的两焦点（OuOd）连线不与x轴垂直。。
图2是单轴单自由度非对称式柔性铰链。
图3是2轴2自由度非对称式柔性铰链。
图4是3轴3自由度非对称式柔性铰链。
图5是基于压电驱动的单自由度非对称式柔性铰链。
具体实施方式
为了更具体的阐述本发明的目的、技术方案及优点，下面通过借助实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的实施例仅是说明性，非限定性的，本发明的保护范围不受这些实施例的限制。
附图1是本发明所设计柔性铰链的1个基本单元，柔性铰链主体上设有一组对称凹槽，凹槽曲线是圆锥曲线，两圆锥曲线的两焦点（OuOd）连线不与x轴垂直。。
附图2(a)是2个基本单元组成的单轴单自由度非对称圆锥曲线柔性铰链；图2(b)是2个基本单元组成的单轴单自由度非对称式柔性铰链（L型）。
附图3(a)是2个基本单元组成的2轴2自由度非对称式柔性铰链（直线型）；图3(b)是2个基本单元组成的2轴2自由度非对称式柔性铰链（L型）。
附图4(a)是3个基本单元组成的3轴3自由度非对称式柔性铰链（T型）；附图4(b)是3个基本单元组成的3轴3自由度非对称式柔性铰链（Z型）。
附图5是单个基于压电驱动的单自由度非对称式柔性铰链。压电陶瓷材料两端与铰链相连，压电陶瓷伸缩控制柔性铰链的小角度变化。
按照上述附图的结构，还可以组合出更多的多轴多自由度柔性铰链。
以上所述为本发明的最佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护范围。

Claims (7)

1.一种非对称式柔性铰链，其特征在于，柔性铰链主体为矩形立方体，柔性铰链主体上设有一组非对称凹槽，两圆锥曲线的两焦点（OuOd）连线不与x轴垂直。
2.根据权利要求1所述的柔性铰链，其特征在于，所述的铰链的凹槽曲线样条是圆锥曲线。
3.根据权利要求1所述的柔性铰链，其特征在于，所述的铰链是1个基本单元构成的单轴单自由度柔性铰链。
4.根据权利要求1所述的柔性铰链，其特征在于，所述的铰链是2个基本单元构成的2轴2自由度柔性铰链。
5.根据权利要求1所述的柔性铰链，其特征在于，所述的铰链是3个基本单元构成的3轴3自由度柔性铰链。
6.根据权利要求1所述的柔性铰链，其特征在于，所述的铰链的结构参数均可以根据需求进行调整。
7.根据权利要求1所述的柔性铰链，其特征在于，所述的铰链是基于压电陶瓷或音圈电机等作动器驱动实现柔性铰链的角度的偏移和调整。
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