柔性機(jī)構(gòu)（Compliant Mechanism）的概念是在1968年由Buens和Crossley提出的，一般是指通過其部分或全部具有柔性的構(gòu)件變形而產(chǎn)生位移，傳動(dòng)力的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

柔性機(jī)構(gòu)有部分柔性機(jī)構(gòu)和全柔性機(jī)構(gòu)之分，其中全柔性機(jī)構(gòu)又分為具有集中柔度的全柔性機(jī)構(gòu)和具有分布柔度的全柔性機(jī)構(gòu)。前者的特征是柔性運(yùn)動(dòng)代替了全部的運(yùn)動(dòng)副，后者的特征是無傳統(tǒng)的鉸鏈，柔性相對(duì)均勻的分布在整個(gè)機(jī)構(gòu)之中。

相對(duì)于傳統(tǒng)的剛性結(jié)構(gòu)而言，柔性結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn):

①可減少構(gòu)件數(shù)目，無需裝配，從而降低了成本;

②無需鉸鏈或軸承等運(yùn)動(dòng)副，運(yùn)動(dòng)和力的傳遞是利用組成它的的某些或全部構(gòu)件的變形來實(shí)現(xiàn);

③無摩擦，磨損及傳動(dòng)間隙，無效行程小，且不需要潤(rùn)滑，可實(shí)現(xiàn)高精度運(yùn)動(dòng)，避免污染，提高壽命;

④可存儲(chǔ)彈性能，自身具有回程反力。

⑤易于小型化和大批量生產(chǎn);

⑥易于和其他非機(jī)械動(dòng)力相匹配。

由于柔性機(jī)構(gòu)有以上優(yōu)點(diǎn)，使得它在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS),精密定位，無裝配設(shè)計(jì)和仿生機(jī)械等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。作為柔性機(jī)構(gòu)最簡(jiǎn)單形式之一的柔性鉸鏈具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，無間隙，無摩擦，無需潤(rùn)滑，運(yùn)動(dòng)平滑連續(xù)喝位移分辨率高(最高可達(dá)1nm)等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)在航空，宇航，精密測(cè)量，光學(xué)工程和生物工程領(lǐng)域獲得重要的應(yīng)用。但是由于其反復(fù)變形容易引起疲勞破壞，對(duì)于具有集中柔性的柔性機(jī)構(gòu)又容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，大變形引起的非彈性變形加上其設(shè)計(jì)和分析的難度，使得它在實(shí)際應(yīng)用中受到一定的限制。

下面，我們來看看柔性機(jī)構(gòu)的各種動(dòng)圖，及其在其它領(lǐng)域可能的應(yīng)用場(chǎng)合。

這是啥？

這是楊百翰大學(xué)（Brigham Young University）的機(jī)械工程學(xué)教授Larry Howell為美國(guó)軍方開發(fā)的保險(xiǎn)和解除保險(xiǎn)裝置（S&A）。它屬于一種叫做柔性機(jī)構(gòu)（compliant mechanism）的機(jī)械裝置?？梢杂糜诒苊獾卣鸬日饎?dòng)讓核彈不經(jīng)意走火。

這是啥？

這是柔順卷邊機(jī)構(gòu)。與扁嘴鉗類似，其輸入力傳遞到輸出端，只是這里有一部分能量以應(yīng)變能的形式儲(chǔ)存在柔性部件中。

加工制作的時(shí)候，可以像這樣從模具里擠出來，然后再切割。

這是一個(gè)柔性的開關(guān)，在疲勞測(cè)試（fatigue testing）中的表現(xiàn)強(qiáng)大，它可以被玩1百萬次而不會(huì)壞。

這是個(gè)好玩的玩具。這個(gè)像大象的屁股被戳的時(shí)候，象鼻尖的部位是不動(dòng)的。

看起來很好玩，在風(fēng)洞里測(cè)試材料的時(shí)候就可以用上這個(gè)機(jī)構(gòu)，防止材料隨風(fēng)飄擺。

柔性機(jī)構(gòu)可以被制造的很大，也可以很小，利用光刻（photo-lithography）等技術(shù)在微觀尺度上進(jìn)行制造，用于高精尖電子設(shè)備。

這個(gè)柔性機(jī)構(gòu)，在轉(zhuǎn)速變大的情況下，它的可動(dòng)部件會(huì)因?yàn)殡x心力而向外擴(kuò)展，然后與外層的機(jī)械接觸，從而帶著一起運(yùn)動(dòng)。

在鏈鋸里就可以用上這種裝置。

Larry Howell 的實(shí)驗(yàn)室還做了許多有趣的，靈感來自于折紙的可動(dòng)機(jī)構(gòu)。

這是用來在手術(shù)中抓取針頭和手術(shù)縫合線用的。達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人的研發(fā)公司和Larry Howell 的實(shí)驗(yàn)室有合作，未來可能就會(huì)用上這個(gè)折紙機(jī)械手術(shù)臂。和它的靈感來源是這款折紙——

還有這些可展機(jī)構(gòu)（developable mechanism）就是鋼鐵俠一類的科幻外骨骼的最佳搭檔。

可展機(jī)構(gòu)在手術(shù)設(shè)備里大有用武之地。

因?yàn)槭中g(shù)工具可以折疊再展開，手術(shù)時(shí)病人的傷口就不必被切得很大，這有助于術(shù)后愈合。

這個(gè)機(jī)構(gòu)可以變成輪子，在遇到障礙物的時(shí)候它可以展開變成攀巖的鉤子。

還有這種可展無人機(jī)也很有意思，比傳統(tǒng)的無人機(jī)輕巧不少。

Larry Howell 的實(shí)驗(yàn)室最近研發(fā)的這款可折疊防彈盾牌還在網(wǎng)上成了網(wǎng)紅。

這款防彈盾牌靈感來源于吉村折紙，現(xiàn)有的防彈盾牌重達(dá)40千克，攜帶非常不方便，而且只能保護(hù)一個(gè)人。但是這個(gè)重量只有22千克的防彈設(shè)備卻能保護(hù)2-3個(gè)人。