本文由Xueyuan Gao、Jingwei Song、Yanxia Shan和Shihua Li共同撰写，发表于2025年的《Applied Mathematical Modelling》期刊。该研究旨在丰富多模式机构的理论体系，提出了一种基于有限螺旋（finite screw）的多模式机构分类方法和判定方法。研究的主要贡献包括：（1）提出了一种新的多模式机构分类方法；（2）提出了一种新的多模式机构判定方法；（3）为多模式机构的构型综合和尺寸设计提供了理论基础。

研究背景

随着科学技术的进步，柔性制造系统对多功能机械设备的需求日益增长。多模式机构作为一种可重构机构，能够满足多种需求。早期的研究中，多模式机构通常需要在模式切换位置改变机构的运动特性，通常这些位置也是约束奇异位置。后续研究中，基于可锁定关节的机构也被归类为多模式机构，因为它们符合多模式机构的定义。多模式机构的定义与可重构机构和变胞机构有所不同，但在范围上有一定的重叠。

研究方法

研究从构型变换的角度将多模式机构分为两类：基于可锁定关节的多模式机构和基于分叉运动原理的多模式机构。基于分叉运动原理的多模式机构进一步分为两类：基于可变自由度支链的多模式机构和基于支链产生的约束奇异性的多模式机构。研究详细阐述了分类原理，并提出了判定方法。

研究流程

1. 多模式机构的分类方法：研究首先从构型是否变化的角度将多模式机构分为两类，并利用有限螺旋理论进行阐述。
2. 基于可锁定关节的多模式机构：这类机构通过锁定或释放关节来切换运动模式，研究详细分析了其运动模式的表达方式。
3. 基于分叉运动原理的多模式机构：这类机构在约束奇异位置改变约束特性而不改变构型，研究通过有限螺旋理论分析了其运动模式的表达方式。

主要结果

1. 基于可锁定关节的多模式机构：研究通过有限螺旋理论分析了这类机构的运动模式，并提出了其运动模式的表达方式。
2. 基于分叉运动原理的多模式机构：研究通过有限螺旋理论分析了这类机构的运动模式，并提出了其运动模式的表达方式。

结论

研究提出了一种新的多模式机构分类方法和判定方法，为多模式机构的构型综合和尺寸设计提供了理论基础。研究结果表明，该方法能够有效判定机构是否具有多运动模式，并分析其运动模式。该方法考虑了尺寸参数对运动模式的影响，具有全局性。然而，对于几何条件复杂的并联机构，该方法存在计算复杂的缺点，需要进一步研究以实现高效计算。

研究亮点

1. 新的分类方法：研究提出了一种基于有限螺旋的多模式机构分类方法，为多模式机构的构型综合和分析提供了理论基础。
2. 新的判定方法：研究提出了一种新的多模式机构判定方法，能够有效判定机构是否具有多运动模式，并分析其运动模式。
3. 全局性分析：该方法考虑了尺寸参数对运动模式的影响，具有全局性。

研究价值

该研究为多模式机构的构型综合和尺寸设计提供了理论基础，具有重要的科学价值和应用价值。研究提出的分类方法和判定方法能够有效防止多模式机构在实际工程中的误用，并为工程需求的尺寸优化提供了理论支持。

其他有价值的内容

研究还分析了多种典型的多模式机构，如2-UPR/UPU并联机构、4R闭环机构等，进一步验证了所提出方法的有效性和适用性。