柔性机构依靠机构中的部分或全部弹性构件的变形储存能量或释放能量,在此过程中实现机构设计所要求的力、位移或者运动。这类机构无需装配、可以一次加工成形,且机构在运动过程中无摩擦、无磨损、疲劳寿命长,重要的是具有定位精度高、易与非机械传动相匹配等优点。因此在机构设计中得到人们的青睐,基于以上考虑,本文将设计一种柔性机构来实现恒力特性。该恒力机构用于抓取易碎物品、细胞等活体对象,且可以根据抓取物体大小自动调节,在无需传感器和精确控制的情况下就可以实现抓取物体受到近似恒定的抓力。首先,本文对柔性机构作了简要的介绍,整理了国内外近年来对柔性机构的研究,重点介绍了柔性机构的几大应用领域,并对于本文要研究的柔性夹持机构和伪刚体模型法进行学习。其次,总结了恒力机构的概念、分类、应用和设计方法,验证了一种柔性四杆滑块恒力机构的恒力特性,在此基础上利用粒子群优化算法(PSO)研究了一般四杆恒力机构的优化设计。然后,将恒力从四杆机构扩展到五杆机构中,设计了一种动态柔性恒力抓取机构,在单一输入下实现了抓取、移动和释放三个动作,其中采用了最小能量法和运动系数法分别对机构进行计算和对比,并对该机构进行了优化设计。最后,设计了一种无需传感器、无需精确的输入控制就可以实现恒输出力的柔性对称抓取机构;输入位移只需在设计的范围内,不论多大,输出力始终是近似恒定的,其中对该机构分不同情况进行了多次优化设计,并对优化得到的机构利用Workbench有限元分析,对仿真结果和解析结果进行分析对比,且加工出了实体模型;再通过增加优化参数对该机构进行较大输出范围改进,使得机构在抓取不同尺寸的目标时,当输入位移达到一个定值后,抓取力趋于恒定。综上所述,对本文所提出的柔性恒力机械手实现恒力特性的方法进行了相应的分析与总结,并对未来的工作做出了展望。本文基于五杆机构所设计的两种柔性恒力机构实现了输入简单、无需精确控制、无需传感器等特点同时还具有柔性机构的一些优点,可以广泛应用于筛选工件、抓取易碎物品、恒力抓取多尺寸目标等,还可以用来夹取细胞等活体对象。本文提出的设计恒力机构的方法完全可以扩展到其它平面机构中。