为了解决柔顺机构在优化设计过程中试验及性能验证困难的问题，采用3D打印技术对热塑性聚氨酯（thermoplastic polyurethane，TPU）材料的力学性能进行了试验研究。分析了材料硬度和打印填充率对TPU材料力学性能的影响，获得了TPU材料较佳的3D打印参数。进行单因素和两因素试验并结合方差分析，确定了显著影响TPU试样柔性的主次因素分别为TPU材料硬度和打印填充率。结合TPU材料的力学性能试验数据，得到了Mooney-Rivlin、Yeoh、Ogden、Valanis-Landel等4种常用超弹性材料本构模型的材料参数与材料硬度、打印填充率之间的映射关系。研究表明：随着TPU材料硬度和打印填充率增大，试样的柔性减弱；在4种超弹性模型中，Ogden模型对于不同打印参数下的TPU试样都具有较好的力学性能预测效果；4种模型在相同TPU硬度、不同打印填充率下的预测效果没有明显差别。研究结果可以为TPU材料的3D打印和有限元仿真分析提供参考，为柔顺机构在设计过程中的试验、性能验证及样件制作提供可靠的技术支撑。

为提高折展机构的折展率和支撑性能，提出了一种具有变泊松运动特性的剪叉式折展机构并对其进行运动学分析。首先，提出了一种单闭环厚板支撑单元并将其应用于三明治结构，利用ANSYS Workbench软件分析不同形状夹芯层对三明治结构支撑刚度的影响，发现采用厚板支撑单元的三明治结构具有更好的支撑效果和更小的质量，且可通过改变结构设计参数来实现正负泊松比的切换。然后，根据泊松比的定义，设计了一种具有变泊松运动特性的正n边形剪叉式折展机构；基于螺旋理论，通过绘制闭环折展机构的旋量约束拓扑图分析得到其自由度为1，将折展机构分为3种模块并阐述了模块化纵向扩展的原理和过程。最后，建立了m层正n边形剪叉式折展机构的运动学模型并搭建了正四边形剪叉式折展支撑结构实物样机，进一步验证了机构的变泊松运动特性，这可为后续的研究提供理论基础。

多功能小型机器人具有广阔的应用前景。为满足不同的作业需求，设计了一种小型陆空变形两栖机器人，其既可以实现高效的地面移动，又能通过升空飞行来避开障碍物。该机器人采用双模式设计，地面模式采用两轮驱动的运动设计，飞行模式采用四旋翼飞行设计，2种模式的切换通过机器人倾转机构的支撑、伸展来实现。为了验证机器人的运动性能，首先采用SolidWorks软件建立了机器人整机模型，并对机器人进行运动学建模，推导得到了机器人模式切换过程的运动学方程。然后，对机器人舵机输出进行MATLAB仿真和开展机器人物理样机模式切换实验，得到的输出扭矩仿真结果与实测结果基本一致，其范围为0~250 \mathrm{N}·\mathrm{c}\mathrm{m}。最后，利用机器人物理样机开展地面移动和空中飞行测试，并对其运动过程进行分析，以验证机器人陆空运动及模式切换的稳定性。研究结果验证了所设计机器人的有效性，且其具有较长的续航时间，可为陆空两栖机器人的设计提供参考。

针对混凝土3D打印构件成形质量差和打印时间长的问题，提出了一种基于连续顶点分区的路径规划算法。首先，采用基于哈密顿回路的连续顶点分区方法，将打印区域划分为多个连续的区域，以确保在打印过程中打印喷头不会多次经过同一顶点，从而避免了重复打印和成形质量差的问题。然后，使用遗传算法搜索每个区域，通过迭代和优化来确定最短的打印路径。实验结果表明，与其他路径规划算法相比，所提出的算法能够显著减少打印喷头的空行程和启停次数，且缩短打印时间10%以上，有效地提升了混凝土构件的成形质量与打印效率。基于连续顶点分区的混凝土3D打印路径规划算法通过有效划分打印区域、智能搜索最短路径以及合并优化路径的方式，解决了混凝土3D打印构件成形质量差和打印时间长的问题，这可为混凝土3D打印技术的发展和应用提供有力的技术支持。

在当前民用飞机舱门操作面板设计中，人机功效和界面设计缺少统一的标准和规范，设计过程过于依赖个人经验和自身偏好，导致所设计的操作面板在使用过程中人机功效较差。为此，基于人机工程学原理讨论了民用飞机舱门操作面板显示与操作的设计原则，并提出了一种集中式舱门操作面板及区域控制面板的设计方案。首先通过问卷调查来确定舱门操作面板的信息组织、编码、显示元素和显示形式等，然后构建舱门操作面板、区域控制面板以及飞机的三维模型，最后使用人机工程仿真软件DELMIA对操作面板的布置、按键尺寸和触及域进行了动态操作仿真。仿真结果表明，所设计的舱门操作面板增强了人机功效，提高了作业的安全性和效率，减少了空乘人员的误操作和工作负荷。所设计的操作面板和区域控制面板不仅实现了整机舱门的集中监控管理与区域作动控制，还能作为人机交互设备，适用于大中型宽体飞机的客舱和货舱，应用前景十分广阔。

为进一步提高压电波前校正器的响应速度和轻量化程度，对面向高动态形状控制的压电片变形镜的动力学仿真与优化方法进行了研究。首先，基于压电片变形镜的参数化有限元模型，提出了高效、高精度的电-力耦合动力学仿真分析方法。然后，通过正交遍历多维设计参数（光学反射镜与压电陶瓷的材料类型、几何尺寸和固定方式等），探究了不同参数对压电片变形镜动态形状控制性能的影响规律。最后，优化得到具有预期响应带宽和驱动位移性能的压电片变形镜设计方案，并通过制备压电片变形镜的原理样件来验证其性能。实验结果表明，所研制的压电片变形镜的固有频率和镜面驱动位移幅值符合预期，验证了所提出的动力学仿真与优化方法的有效性，这可为高带宽压电片变形镜的高效研制提供科学的理论方法。

在强冲击、强辐射、极高温等极端恶劣的工作环境下，机械设备的故障模式复杂多样，获得充足且有效的故障数据变得非常困难甚至难以实现，以致故障诊断的准确性受限，后续检修维护方案难以有效制定。针对这一问题，提出了一种多判别器辅助分类器生成对抗网络的数据增强算法。通过设置3个判别器、1个生成器并添加独立的分类器，构建了新的辅助分类器生成对抗网络模型。针对在该模型训练中存在的不稳定性问题，通过引入Wasserstein距离构造新的损失函数，并采用稳定性更具优势的单边软约束正则化项替换原有的L2梯度惩罚项来解决模型崩溃问题；在此基础上，采用高效通道注意力机制来进一步提高模型的特征提取能力。将所提出的模型应用于扩充机械设备故障数据集，辅助深度学习智能诊断模型的训练。多个故障数据集扩充实验表明，与现有模型相比，新模型所生成数据的质量更高，故障诊断的准确率也得到进一步提高，因此具有较高的应用价值。

冲击载荷是航空航天装备结构设计中不可忽视的因素，设计承载能力高、吸能特性好的薄壁结构是研究热点。综合骨骼和蜂窝的结构特征，基于Voronoi算法，开展了类蜂窝六边形结构伪随机排布；参考骨质内疏松外紧密的排布特征，进行分区设计，来构造新型抗冲击结构。通过激光选区熔化钛合金及激光选区烧结碳纤维/PEEK（polyether ether ketone，聚醚醚酮）复合材料仿生薄壁结构和均布蜂窝结构的抗冲击仿真，对比了2种结构的吸能特性。仿真结果表明：相比于均布蜂窝结构，在轴向冲击条件下，激光选区熔化钛合金和激光选区烧结纤维/PEEK复合材料仿生薄壁结构的最大吸能量分别提高了17.7%和27.7%；在侧向冲击条件下，最大吸能量分别提高了422.6%和99.2%。所设计的仿生薄壁抗冲击结构在航空航天领域具有重要的应用前景。

集装箱正面吊运起重机（以下简称正面吊）在港口的实际作业中发挥着重要作用。随着社会对能源和环境问题的日益关注，正面吊的电动化趋势愈加显著，市场上电动正面吊的数量逐年增加。电耗性能直接影响电动正面吊的续航能力、作业效率和作业成本，是电动正面吊的重要性能之一。驾驶行为、作业工况、设备故障等因素均会对电动正面吊的能耗产生影响。为此，通过收集电动正面吊客户侧的实际运行数据，基于LightGBM（light gradient boosting machine，轻量级梯度提升机）模型，在微观和宏观两个层面分别对电动正面吊的行驶和作业过程进行能耗建模，并运用SHAP（Shapley additive explanations，沙普利加和解释）理论量化分析不同作业工况、作业行为对电动正面吊能耗的影响，同时识别设备故障所引起的能耗异常。结果表明，基于SHAP-LightGBM的能耗模型能够准确预测和分析电动正面吊的行驶和作业能耗，可为电动正面吊的设计、能耗策略优化提供有效的信息输入，同时可建立电动正面吊实际运行过程的理论能耗基准，有效指导驾驶行为和识别故障造成的能耗异常等。

由于轴向柱塞泵的非对称结构特性，其输出压力和输出流量存在脉动特性，对液压系统的输出稳定性和可靠性造成影响，因此提出了一种基于多目标遗传算法的斜盘式轴向柱塞泵低脉动结构优化设计方法。首先，通过CFD（computational fluid dynamics，计算流体动力学）仿真分析方法，对轴向柱塞泵上/下死点位的压力-流量脉动的产生机理进行了分析；其次，对阻尼槽结构参数对轴向柱塞泵输出压力-流量脉动的影响规律进行了分析，构建了阻尼槽结构的多目标优化模型；最后，求解了低脉动阻尼槽结构。优化后的结构参数：阻尼槽半径为2.21 mm，阻尼槽长度为10.32 mm，阻尼槽错配角为16.54°。优化后压力脉动率为0.59%，相比于优化前的0.75%降低了0.16%，脉动幅值为0.25 MPa；优化后流量脉动率为12.02%，相比于优化前的5.61%降低了43.59%。研究结果为轴向柱塞泵低脉动结构的优化设计提供了有效的理论支持和实践指导。

风电叶片是风力发电机的核心部件，叶片螺栓不仅是承受复杂应力的零件，也是承受最高负载的零件。为避免螺栓断裂造成危险隐患和经济损失，设计了一种基于超声导波的在役螺栓轴向应力测量系统，可实现对多种型号螺栓轴向应力的精确测量。首先，通过数值计算得到超声导波群速度频散曲线，基于胡克定律和声弹性效应建立了螺栓轴向应力与超声导波声时的线性数学模型，并在COMSOL软件中通过仿真验证了单纵波换能器实现超声导波应力测量的有效性。然后，针对超声导波回波信号模态混叠以及实际测量中噪声对超声导波声时测量结果的干扰，利用基于回波补偿的降噪算法实现了对实际测量信号的降噪处理，并采用经验小波变换算法对超声导波回波信号进行了模态分解，利用互相关法得到超声导波模态的精确声时。最后，通过实验测试完成了18种型号的螺栓在30%~90%屈服强度内的轴向应力的精确测量，相对测量误差小于2%。研究结果有助于改进螺栓装配工艺以及规范工人操作流程。

随着我国油气勘探逐步向深层、超深层和复杂难钻岩层转移，现有的机械钻头存在着破岩效率低及作业成本高等问题。因此，提出了一种新型激光-PDC钻头，以实现高效破岩和节能降耗。采用有限元方法，基于岩石HJC（Holmquist-Johnson-Cook）本构模型，建立了激光-PDC（polycrystalline diamond compact，聚晶金刚石复合片）钻头联合破岩非线性动力学模型，开展了激光-PDC钻头联合破岩仿真研究。仿真结果表明：激光的辐射作用使岩石表面受辐射区域产生了较高的温度和较大的预应力，进而在岩石表面形成了相互贯穿的损伤带，降低了岩石强度，更有利于切削齿破碎岩石；与无激光单PDC钻头相比，激光-PDC钻头在破岩过程中受到的反扭矩降低了24.8%，钻头轴向加速度波动幅度降低了10.5%，钻进位移增加了8.67 mm，钻进速度提升了112.79%。搭建了激光-机械联合破岩实验台架，进行了激光-PDC钻头联合破岩实验。实验结果表明，激光-PDC钻头联合破岩有着更好的钻进稳定性和连续性，大大提高了破岩效率。研究结果为激光-机械破岩技术的发展和应用提供了一定的理论支撑和技术支持。

为了降低反应堆安全壳整体泄漏率测量试验风险和使泄漏率测量结果更加保守和可信，基于空气稳定准则、函数曲率准则和数据分布准则，提出了一种适用于我国核电机组的安全壳整体泄漏率测量阶段持续时间的优化方法。结合法国电力集团的安全壳整体泄漏率测量阶段持续时间调整方法，明确了安全壳整体泄漏率测量试验结束的判定要求，并提出了增加安全壳内空气稳定判定准则和整体泄漏率测量终止判定准则的优化方法。以20组安全壳打压试验样本为例，计算了安全壳整体泄漏率测量阶段的持续时间。结果表明，共有17组样本满足优化条件，其中15组样本在16 h内满足整体泄漏率测量终止判定准则，其余2组样本分别在19.25 h和18.25 h内满足全部的验收准则。所提出的优化方法能够缩短反应堆安全壳整体泄漏率测量阶段的持续时间，其比法国的方法更为保守、可信。

针对目前柔性执行器需要外置的刚体泵和阀的问题，基于人手指弯曲抓握的运动特点，设计了一款由内嵌电流体泵驱动的柔性弯曲执行器。设计了电流体泵，通过实验分析了电流体泵的极板间距和电极孔直径对电流体泵输出流量和压强的影响，确定了电流体泵针电极、孔电极等部件的尺寸，研制了电流体泵样机。将多个电流体泵串联及并联，分别得出了输入电压与输出流量、输出压强的关系，确定了以2个电流体泵串联的方式来驱动软体执行器；建立了柔性执行器的力学模型，对柔性执行器进行了弯曲仿真和实验，得到了驱动压强与柔性执行器弯曲角度之间的关系，证明了柔性执行器具有良好的弯曲性能。弯曲角度的实验值、仿真值、理论值较一致，理论模型和仿真模型可以较为准确地描述柔性弯曲执行器的弯曲变形。电流体泵与柔性执行器高度集成，使电流体泵可以直接驱动柔性执行器弯曲变形，实现了柔性弯曲执行器的可携带性。

为了准确地确定产品人机工程问题，以提升人机交互性能，运用TRIZ（Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatc，发明问题解决理论）提出了基于功能表面驱动与可拓工具的冲突区域确定方法。首先，利用功能表面改进功能过程模型，识别人机工程问题的初始问题功能元，并结合可拓表达和相关分析完成初始问题功能元的转换及最终问题功能元的确定。然后，利用功能表面改进功能关系模型，识别产品的初始冲突区域，并结合可拓表达、相关分析、蕴含分析和优度评价完成初始冲突区域的转换及最终冲突区域的确定。最后，利用标准解对冲突区域中的不良作用进行求解，并通过优度评价完成方案的评价和筛选。通过割草机改进设计实例验证了所提出方法的可行性。研究表明，该方法有助于交互式产品冲突区域的确定，提高了其人机工程问题的解决效率。

为了解决挖掘机作业阶段识别方法可靠性较低的问题，提出了一种基于信息融合和多粒度级联森林模型（information fusion and multi-granularity cascade forest model，IFMCFM）的智能识别方法。利用信息融合技术将挖掘机作业阶段的类别概率向量与高重要度特征进行融合，形成新的识别特征；将新特征输入级联森林模型，采用不同比例的训练集对模型进行训练并对识别结果进行分析；将IFMCFM的识别结果与DAGSVM（directed acyclic graph support vector machine，有向无环图支持向量机）、PCA-SVM（support vector machine based on principal component analysis，基于主成分分析的支持向量机）、LIBSVM（library for support vector machines，支持向量机库）和LSTM（long short-term memory，长短期记忆）的识别结果进行对比。研究结果表明：当训练集比例为80%时，IFMCFM的识别准确率、召回率和F₁（精确度和召回率的调和平均数）指标分别为95.00%，95.17%和95.02%，识别效果较优；相比于其他识别模型，IFMCFM的识别准确性和可靠性最高。IFMCFM可以有效地识别挖掘机作业阶段，具有较高的应用价值。

针对绞磨机辅助拉尾绳装置的轻量化问题，结合装置的刚度和强度要求，提出了一种基于响应面法的优化设计方法。通过对绞磨机辅助拉尾绳装置进行参数化建模和静力学分析，将辅助拉尾绳装置的关键结构尺寸作为设计参数，以整体质量最小为目标函数、最大等效应力和最大变形量为约束条件，采用中心复合设计法建立响应面模型，并对响应面的拟合程度和设计参数的灵敏度进行分析。基于响应面模型迭代寻求最优解集，以获得辅助拉尾绳装置的最优设计参数。经优化设计后，辅助拉尾绳装置的质量减小了29%，且工程验证表明，辅助拉尾绳装置整体轻便高效且工作可靠，达到了预期的应用效果，由此验证了所提出的优化设计方法的可行性和有效性。研究结果可为同类型工程装备的结构优化设计与实际应用提供理论支撑和技术指导。

针对蛇形机器人整体研制的关键问题，包括材料选取、结构设计和运动实现等，研制了一种新型的多关节蛇形机器人。该蛇形机器人由11个二自由度正交关节构成，可在保证灵活性的同时实现三维高仿生运动。采用蛇形曲线设计了蛇形机器人的蜿蜒、蠕动和翻滚等基本步态，并进一步提出了改进的越障步态。同时，在V-REP软件中对蛇形机器人的步态进行运动仿真，比较了不同步态的运动轨迹和运动效率。最后，通过蛇形机器人样机步态实验，对步态模型中各个控制参数对蛇形机器人运动波形和运动速度的影响进行了分析，验证了蛇形机器人本体结构与控制系统的可靠性。研究结果对实现蛇形机器人的步态规划与运动控制具有重要的理论意义与实际指导价值。

动力电池是新能源汽车的核心部件，其电化学性能和热性能是决定新能源汽车能否规模化推广应用的关键，然而宏观尺度下的电化学性能和热性能既受到微观尺度下的电极材料特性的影响，又受到介观尺度下的电池结构参数的影响。为了揭示电池材料参数、电极结构参数和电池工作参数对动力电池性能的影响机理，以18650型镍钴锰三元动力电池锂为研究对象，通过构建电池电化学-热耦合模型，分别探究了上述各参数对动力电池电化学性能和热性能的影响规律，综合分析了电池材料—结构—性能跨尺度关联效应。研究结果表明：电池材料参数、电极结构参数、电池工作参数对动力电池性能的影响具有跨尺度强相关的特征。单一尺度下的动力电池设计及性能优化并不能得到最优结果，开展材料—结构—性能跨尺度设计及优化是动力电池安全性能和动力性能提升的根本途径。

机器人抓取检测一直是机器人领域的研究热点，但机器人在复杂环境下执行多物体抓取任务时面临位姿估计不准确的问题。为了解决这一问题，提出了一种基于Transformer的抓取检测模型——PTGNet（pyramid Transformer grasp network）。PTGNet采用具有金字塔池化结构和多头自注意力机制的Transformer模块，其中，金字塔池化结构能够对特征图进行分割和池化，以捕获不同层次的语义信息并降低计算复杂度，多头自注意力机制通过强大的特征提取能力有效地提取全局信息，使得PTGNet更适用于视觉抓取任务。为了验证PTGNet的性能，基于不同数据集对PTGNet进行训练和测试，并在仿真和真实物理环境下基于PTGNet开展机械臂抓取实验。结果表明，PTGNet在Cornell数据集和Jacquard数据集上的准确率分别为98.2%和94.8%，表现出具有竞争力的优异性能；在多目标数据集下，相比于其他检测模型，PTGNet具有优秀的泛化能力；在PyBullet仿真环境下开展的单对象和多对象抓取实验中，机械臂的平均抓取成功率分别达到了98.1%和96.8%；在真实物理环境下开展的多对象抓取实验中，机械臂的平均抓取成功率为93.3%。实验结果验证了PTGNet在复杂环境中预测多物体抓取位姿的有效性和优越性。

针对大转动惯量碳纤维缠绕机的加速和减速阶段运行不平稳、传动件易失效破坏等问题，提出了一种基于改进型Sigmoid加减速曲线的主轴运行曲线优化方案。首先，利用五次多项式对传统Sigmoid加减速曲线的跃变处进行补偿，以约束曲线起始点、衔接点、终止点的速度、加速度和急动度（加加速度）。然后，基于改进曲线的速度与加速度函数建立缠绕机的负载扭矩、电机输出功率、主轴强度与刚度以及缠绕圈数的数学模型，并以各阶段运行时长为设计变量、以电机最大输出功率最小和总运行时长最短为优化目标对曲线进行多目标优化，根据缠绕圈数、传动件强度与刚度等的约束条件，利用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ（non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ，非支配排序遗传算法-Ⅱ）求解模型的非支配解集，并利用比重选取函数选择最优解。最后，通过AMESim-ADAMS联合仿真对比加减速曲线优化前后缠绕机的运行效果。结果表明：优化后缠绕机的总运行时长、最大加速度、最大负载扭矩和最大输出功率分别降低了41.7%，75.8%，75.5%和72.8%，且主轴的运行曲线更加平滑，验证了优化方案的可行性。研究结果为大转动惯量旋转设备的运行不平稳或传动件失效问题提供了一种新的解决思路。

为了解决采用遗传算法解析最优路径中存在的转折点较多、易陷入局部最优解、迭代次数较多以及寻优时间过长等问题，引入自适应交叉算子和变异算子，将改进后的跳点搜索（\mathrm{j}\mathrm{u}\mathrm{m}\mathrm{p}\text{?}\mathrm{p}\mathrm{o}\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{t}\text{?}\mathrm{s}\mathrm{e}\mathrm{a}\mathrm{r}\mathrm{c}\mathrm{h}）算法与改进遗传算法融合，得到跳点搜索-遗传（\mathrm{j}\mathrm{u}\mathrm{m}\mathrm{p}\text{?}\mathrm{p}\mathrm{o}\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{t}\text{?}\mathrm{s}\mathrm{e}\mathrm{a}\mathrm{r}\mathrm{c}\mathrm{h}-\mathrm{g}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{e}\mathrm{t}\mathrm{i}\mathrm{c}，JPSG）算法。JPSG算法利用\mathrm{J}\mathrm{P}\mathrm{S}算法的高效局部搜索能力来提高整体搜索能力，加速算法整体收敛趋势；利用改进遗传算法的全局搜索能力改变\mathrm{J}\mathrm{P}\mathrm{S}算法不能在复杂障碍物状况下解析最优路径的状态，提高算法对动态环境的适应性。在栅格矩阵中的路径规划仿真表明，相比于改进遗传算法、传统遗传算法，\mathrm{J}\mathrm{P}\mathrm{S}\mathrm{G}\mathrm{算法}可以有效缩短寻优执行时间，提高寻优准确率，减少运算执行次数，在稳定性、准确性、快速性上具有明显的优势。

高性能液压缸的生产工艺柔性大，加工周期长，其生产属于典型的非标、单件小批量离散型制造模式，在设计和生产中难以优化和控制。针对液压缸生产企业在使用数字化设计和流程管控软件时软件集成度低和耦合度高的问题，设计了一种高性能液压缸数智化设计与制造平台。通过可重构中间件技术，该平台集成了AutoCAD、SolidWorks等软件接口，并在融合神经网络算法和多目标优化技术的同时，构建了图库、工时预测、柔性工艺规划等数字化设计和生产管控模块。该数智化设计与制造平台可以实现设计与制造过程的全生命周期管控，为制造企业实现数智化转型提供有力支撑。

针对上一代建筑墙面砂浆抹灰机的喷涂模块结构复杂、运行不稳定及施工效率低等问题，创新设计了一种结构简单、性能稳定的摆动喷涂机构。通过直线导轨滑块与丝杆、滑台的联动作用，实现砂浆喷涂摆臂的摆动。利用SolidWorks软件创建了摆动喷涂机构的三维模型，并对喷涂机构进行运动学分析；采用机械系统的动力学自动分析（automated dynamic analysis of mechanical systems，ADAMS）软件对喷涂机构进行运动仿真，得到了砂浆喷涂摆臂的运动学特性以及砂浆轨迹；制作出摆动喷涂机构样机并安装在抹灰机上，进行砂浆喷涂现场实验。实验结果表明：摆动喷涂机构设计合理，其结构简单、运行稳定、施工效率高；喷涂出的砂浆连续且均匀，其轨迹基本趋近于一条直线，砂浆喷涂施工质量较高。采用摆动喷涂机构喷涂的建筑墙面砂浆抹灰机具有较好的应用前景。

针对刚性机械臂在果蔬采摘作业中的不足，设计了一种结构简单、运动灵活的柔性采摘机械臂。首先，基于等圆弧假设建立了柔性采摘机械臂的运动学模型，对其进行了从关节空间到操作空间和从驱动空间到关节空间的正、逆运动学分析以及各柔性关节之间的解耦分析。然后，利用MATLAB软件对柔性采摘机械臂的运动学模型进行了数值计算，同时利用ADAMS软件建立柔性采摘机械臂的虚拟样机模型，选用与理论分析相同的工况开展运动学仿真，验证了理论分析结果的准确性。仿真结果表明，该柔性采摘机械臂可实现灵活、协调运动。研究结果可为后续柔性机械臂的运动控制提供依据。