可实现定位-夹持-翻挑功能的筷子机构设计及其运动分析
陆俊杰
代忠宇
谢进
西南交通大学 机械工程学院,成都 610031
摘要：[目的]针对医疗及日常生活应用中筷子机构需兼具定位、夹持与翻挑功能且各模式活动度需求不匹配的问题,提出一种基于可重构球铰的空间并联变胞机构RR(P)C-4U(P)S-U(P)SP/rSPS,旨在实现多模式平滑转换.[方法]首先,通过持筷翻挑轨迹试验,测定人体持筷翻挑角度变化范围,为机构尺度参数设计提供依据;其次,运用螺旋分析方法建立机构运动学模型,推导逆运动学解与速度Jacobian矩阵,分析工作空间边界与奇异构型分布;最后,利用Adams软件构建虚拟样机,对定位与翻挑模式进行运动学仿真验证.[结果]结果表明,所提机构动平台具有三平移两转动与两平移两转动两种活动度配置.三平移两转动构型对应定位工作模式,两平移两转动构型可实现夹持与翻挑功能;持筷翻挑角度范围可达[-0.352,0.352]rad,满足设计要求;各模式下运动输入数与动平台期望活动度严格对应相等,且全工作空间内无正解奇异构型.
关键词：筷子机构变胞机构螺旋理论运动学分析
分类号：TH112(机械学（机械设计基础理论）)
资助基金：国家自然科学基金(52175031)
论文发表日期：2026-06-30
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 97-109 )
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