吴明

摘 要：柔性机构在弹性变形的过程中往往伴随着能量的储存与释放，若储存与释放的能量较为接近时即可达到恒力的效果。变胞机构可以在极短的时间内完成部分构件的合并与分离动作，同时改变机构中有效构件数或自由度数量并形成新构型机构。本文在柔性变胞原理的基础上设计了一种恒力机械手，介绍了该机械手的运动分析与结构设计，并实施了恒力运动分析。这种柔性变胞恒力机械手能够实现较好的自适应性，可以用在芯片、玻璃等易碎产品的夹取，具有广阔的市场空间。

关键词：机械手;柔性变胞;恒力;运动分析

科学技术的进步始终是人类社会继续发展的原动力，其中精密工程、机器人产业、生物工程产业以及材料学的发展和应用就离不开柔性机构的支持。目前，已经在柔性机构的研究中取得不错成绩的知名学府包括南洋理工大学、日本大阪大学、马来西亚大学以及首尔大学等，为柔性机构的应用奠定了基础。1998年美国机械工程师协会第一次提出了变胞机构的概念，其中变胞机构能够在瞬间内完成机构自由度的变换并实现奇异变形的特点得到了业界的极大兴趣。在当前的高新科技中，芯片、玻璃以及其他一些易碎物品的夹持始终是一大难题，以往往往是在薄壁易碎类产品的夹持方案中引入力反馈传感器，以达到实时调整夹持力的效果。通过柔性变胞机构的合理运用以及其与机械手的设计相结合，能够摆脱力反馈传感器的限制，在实现恒力柔性夹持的前提下实现较高的可靠性，并有效降低成本。……