柔性變胞機構的研究現狀與發展

劉玉飛，李威，楊雪鋒，王禹橋

(中國礦業大學機電工程學院，江蘇徐州221008)

變胞機構(Metamorphic Mechanism)起源于應用多手指進行裝潢式禮品紙盒包裝的研究[1]，是在1998年第25 屆ASME 機構學與機器人學雙年會上首次提出的一種新型機構[2]。1999年，戴建生與張啟先首次將變胞機構的研究引入中國[3－4]。變胞機構具有能夠根據環境、工況的變化和任務需求進行自我重組和重構的特點[5]，引起了學術界的極大關注，并迅速成為機構學領域的研究熱點。近十余年，國內外學者對變胞機構進行了大量的研究[6－10]，取得了豐碩的成果[11－12]，主要包括變胞機構的判定條件、變胞方式、結構學、運動學和動力學等方面。鑒于變胞機構靈巧可變的特點，其在結構上必然具有柔性。2003年，D W Carroll 等[13]首次提出柔性變胞機構的概念，丁希侖等[14]提出了進行柔性空間變胞機構研究的構想。作為變胞機構新的研究方向，柔性變胞機構的相關研究還較少。因此，有必要對目前的研究成果進行總結，提出研究中所存在的問題，明確下階段的研究重點。

1 柔性變胞機構的定義

目前，變胞機構的研究雖取得了一定的成果，但仍處于初期階段，對變胞機構的一些認識還不夠統一。戴建生等[5]根據變胞機構的發展，闡述了變胞原理和變胞機構的類型;金國光等[15]對變胞機構進行了分類并對其做了構態分析;文獻[12]根據變胞機構的起源，在已有變胞機構定義的基礎上，提出了變胞機構的判定條件和5種變胞方式及實現方法。按照判定條件，變胞機構不同于變拓撲機構，必須同時具備變拓撲結構和變自由度兩個判定條件。……