基于象鼻卷起及伸展两种姿态,设计了一种多模块组成的螺旋形空间折展机构。分析模块间的几何关系,通过D-H法算得模块端点位置;探讨了螺旋形受模块夹角、长度、数量及缩放系数的影响;通过尺度优化,从整体上设计螺旋形状,以太阳翼的设计为算例,将最大展开长度作为目标函数,以螺旋形范围、间距和杆件尺寸为约束条件,计算得出尺度参数;给出了太阳翼、抓手等应用的三维模型,并针对每个应用简要说明了合适的驱动方式。该机构具有广泛的应用前景,可为螺旋形机构的设计提供些许参考与借鉴。

将折纸艺术与现代机构学相结合所得到的折纸机构广泛应用于空间结构领域,其独特的可展性、便捷性、轻量型和小型化一直以来都是研究热点。提出一种由折纸启发的厚板夹爪,并对其进行了设计分析。首先,把折纸与机构相结合对外形进行设计,利用单自由度的特点,解决其运动协调性和稳定性的问题;其次,对薄板夹爪模型进行运动学分析,探究其运动过程中转角、扭角及二面角之间的关系;最后,考虑到工程实际应用,对夹爪进行厚板化,并分析了输入角度与输出位移、夹持角度的关系。与传统夹爪不同,该夹爪具有结构简单、一体化程度高等特点,在兼顾灵活操作的同时具有可靠的运动性能,并且拥有在较小的输入角范围内输出较大夹持角度的能力。这为可展结构和夹爪的研究提供了重要思路和参考。

基于变胞机构概念,设计一种能够在两多自由度和一个单自由度间灵活变换,能灵活实现三种不同构态的新型变胞机构,运用闭环矢量法对该新型变胞机构进行了运动学分析,在此基础上分析了新型变胞机构在给定尺度参数条件下的有效工作空间。分析结果表明,相对于传统变胞机构,新型变胞机构能更有效地增大其工作空间,可广泛应用于林木机械、工业机器人等工程领域。