丁冰晓，李 玄，路 松，赵纪宇

（1. 吉首大学 物理与机电工程学院，湖南 吉首 416000；2. 澳门大学 科技学院，中国 澳门 999078）

基于柔性铰链的夹钳具有精度高、响应快等优点，在微机电系统、生物工程、光纤对接和航空航天等领域得到了广泛的应用[1-4]。柔性夹钳凭借其微操作能力，可精密夹持微小尺寸的物体，实现夹起-抓住-释放的全过程。然而，夹持过程中很难避免抓爪因输出力过大致使抓取物损坏的现象。基于此，研究者多采用常力机构设计柔性夹钳，常力机构可以在一定输入位移范围内提供几乎恒定的输出力[5]。

通常有2种方法能实现常力输出特性：(1) 使用力传感器和位移传感器，直接控制夹钳的输出力[6]，Zhang等[7]设计了一种带有MEMS力传感器的自动机器人微操作系统，用于果蝇幼虫的生物学研究；(2) 采用弹簧储能结构，实现常力输出[8]。前者需建立精密控制系统，成本较高且结构复杂，后者为较主流的方法。但考虑到传统运动副存在间隙、易磨损且运动精度低等问题，学者采用柔顺机构来设计常力机构[9-11]。

柔顺机构利用柔性铰链的弹性变形实现力和运动的传递，具有无需装配、无运动副间隙和高运动精度等优点，被广泛用于高精度夹钳设计[12-13]。张赢斌[14]运用拓扑优化法设计了一种柔顺恒力微夹钳，优化后的结构能在一定输入位移范围内恒力夹取操作对象；时培成等[15]运用正负刚度组合原理，设计了具有准零刚度的座椅悬架系统，可实现低频和超低频隔振；Wang等[16]通过改变梁的形状，设计了一种柔性恒力夹持器，其可抓取不同尺寸的物体；……