近年来，作为“颠覆”制造方式的3D打印技术的不断兴起，其在各个领域都得到了广泛的应用。我国3D打印技术与世界先进国家几乎同时起步，在上个世纪80年代由卢秉恒院士，颜永年等人开始研究发展增材制造技术，并不断在工业领域取得诸多世界前列的成果。但总体3D打印技术较之发达国家落后，主要体现在桌面型的应用上。

工业型3D打印机主要材料是金属以及先进工业陶瓷等工业类材料。而桌面型则主要涉及非金属材料，高分子聚合物材料等，如ABS、PLA，食材材料如糖果，奶油，面糊等^[1]。我国在这些领域的发展，包括更广泛的材料应用，和新式结构的创新设计等方面匮乏。针对此现状，本团队创新打印结构，设计了一种基于四自由度的机械臂式的桌面食品3D打印机。

3D打印，在机械制造领域叫做快速成形技术。近年来，其在各个领域都得到了广泛的应用。我国总体3D打印技术较之发达国家落后，主要体现在桌面的应用上。就食品打印领域，提出一种新式的机械臂式的打印机，丰富了市场的选择。

    对机械臂式的结构进行了分析，对末端进行了机器人运动学正反解的分析根据D-H模型方法对机械臂进行了关节坐标系建模，计算出其齐次变换矩，依据机械臂的3D打印功能的特点提出了轨迹规划要求。

3D 食品打印头的功能是使进入料筒的材料加热至合适温度后融化，之后将粘稠态材料挤出。市面上常见的3D 食品打印头结构有螺杆式挤出和丝杆传动活塞式挤出两种。前者在食品工业中应用范围广泛，挤出力大，不受原材料形状的影响，挤出稳定。后者制造成本低，但是只能挤出灌装料。食品在 40℃时的近似运动粘度 7.3Pa·s，由于不同食品厂家配方不同，所以实际粘度值会有出入，同时由于糖果属于非牛顿流体，在不同剪切速率下的运动粘度值不同，将原材料简化为牛顿流体，实际设计计算时将糖果在针管中的流动简化为管道流动模型。考虑到食品打印不需要达到像 FDM 打印那样高的打印精度，为了减小挤出阻力，故喷嘴可选用孔径较大的针头，同时针长也需尽可能缩短。