中文摘要：

本项目深入系统研究基于成对曲线组合的柔顺机构形状拓扑优化设计理论和方法。提出了一种基于成对曲线组合以输入输出区域为核心的柔顺机构几何表述方式。虽然在初始阶段不知道机构在设计域的分布，但是载荷加载需要借助机构输入输出点，因此必须有至少一个加载区域，一个支撑区域和一个输出区域。将这些输入输出区域利用成对参数曲线直接或间接连接起来形成一种可以承载负荷的柔顺机构。机构边界为参数曲线函数之组合，可以同时进行形状和拓扑优化并且保持结构边界的光滑，解决了柔顺机构拓扑优化中的的单元铰接、棋盘格现象、锯齿和模糊边界等数值不稳定问题；采用仿生学的观点，参照节肢动物的外骨骼能与内壁所附着的肌肉共同完成各种运动，表征多材料柔顺结构，提升柔顺机构的整体性能和可加工性；建立多目标拓扑优化设计模型，采用图的形式对机构进行编码，利用遗传算法的全局寻优能力寻找全局最优解；建立实验平台，对理论研究的正确性进行验证。