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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110296144A(43)申请公布日2019.10.01(21)申请号201910344506.7(22)申请日2019.04.26(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人毕树生刘甜杨其资(51)Int.Cl.F16C11/12(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图7页(54)发明名称一种零刚度柔性铰链(57)摘要一种零刚度柔性铰链,属于柔性铰链技术领域,包括负刚度模块、内外环柔性铰链和内环输出接口,内外环柔性铰链由至少三个基本层叠件层叠在一起组成,包括外环结构和内环结构,负刚度模块包括外环输出接口、矩形片簧串、菱形四杆机构和接口板,外环输出接口底部与外环结构上侧固连,接口板一面与内环结构上侧固连,菱形四杆机构的其中两个对角节点分别与外环结构和接口板连接,菱形四杆机构的另外两个对角节点与矩形片簧串的两端连接,内环输出接口与内外环柔性铰链的内环结构底侧固连。本发明通过设置菱形四杆机构和矩形片簧串等,抵消掉柔性铰链内外环转动产生的恢复力矩,这样就能使铰链可以停留在行程范围内的任意位置。CN110296144ACN110296144A权利要求书1/2页1.一种零刚度柔性铰链,其特征在于,包括负刚度模块(1)、内外环柔性铰链(2)和内环输出接口(3);所述内外环柔性铰链(2)由至少三个基本层叠件(21)层叠在一起组成,包括外环结构和内环结构;所述负刚度模块(1)包括外环输出接口(11)、矩形片簧串(12)、菱形四杆机构(13)和接口板(14),所述外环输出接口(11)底部与内外环柔性铰链(2)的外环结构上侧固连,所述接口板(14)一面与内外环柔性铰链(2)的内环结构上侧固连,所述菱形四杆机构(13)的其中两个对角节点分别与外环结构和接口板(14)连接,所述菱形四杆机构(13)的另外两个对角节点与矩形片簧串(12)的两端连接;所述内环输出接口(3)与内外环柔性铰链(2)的内环结构底侧固连。2.如权利要求1所述的一种零刚度柔性铰链,其特征在于:所述内外环柔性铰链(2)的基本层叠件(21)数量为至少三个,所述基本层叠件(21)包括外圈法兰环(211)、内圈法兰环(212)和簧片(213),所述内圈法兰环(212)为不完全圆环,所述簧片(213)为矩形薄片,簧片(213)的一端连接到外圈法兰环(211)的内侧壁,另一端通过内圈法兰环(212)的缺口连接到内圈法兰环(212)的内侧壁;所述基本层叠件(21)依次层叠,层叠后多个簧片(213)圆周均匀分布,所述内外环柔性铰链(2)的外环结构是由多个基本层叠件(21)的外圈法兰环(211)层叠在一起组成,所述内环结构是由多个基本层叠件(21)的内圈法兰环(212)层叠在一起组成。3.如权利要求1所述的一种零刚度柔性铰链,其特征在于:所述接口板(14)包括接口板圆柱孔(141)和转接法兰盘(142),所述转接法兰盘(142)的侧边对称分布有两个接口板圆柱孔(141)。4.如权利要求1所述的一种零刚度柔性铰链,其特征在于:所述外环输出接口(11)包括输出法兰盘(111)、固定法兰盘(112)和外环圆柱孔(113),所述固定法兰盘(112)为法兰环结构,其上部连接固定着输出法兰盘(111),所述外环圆柱孔(113)数量为两个,对称分布于固定法兰盘(112)的内边缘。5.如权利要求1所述的一种零刚度柔性铰链,其特征在于:所述接口板(14)与内外环柔性铰链(2)的最上层的基本层叠件(21)连接,即与最上层的基本层叠件(21)的内圈法兰环(212)连接;所述内环输出接口(3)与内外环柔性铰链(2)的最下层的基本层叠件(21)连接,即与最下层的基本层叠件(21)的内圈法兰环(212)连接。6.如权利要求1所述的一种零刚度柔性铰链,其特征在于:所述外环输出接口(11)的固定法兰盘(112)与最上层的基本层叠件(21)的外圈法兰环(211)连接。7.如权利要求1所述的一种零刚度柔性铰链,其特征在于:所述矩形片簧串(12)包括固定孔(121)和矩形片簧组合(122),其数量为两个,所述矩形片簧组合(122)是由第一矩形片簧(1221)和第二矩形片簧(1222)组成的,所述第一矩形片簧(1221)和第二矩形片簧(1222)同为弧形板簧,第一矩形片簧(1221)和第二矩形片簧(1222)长边缘两端固连,中间弧形的谷底部位远离;多个矩形片簧组合(122)通过中间位置串联,位于两端的矩形片簧组合(122)的侧边各设有一个固定孔(121)。8.如权利要求1所述的一种零刚度柔性铰链,其特征在于:所述菱形四杆机构(13)数量为两个,菱形四杆机构(13)的其中两个对角节点中,其中一个节点与外环圆柱孔(11