机械工程学报

作者：冯慧娟, 马家耀, 陈焱

单位：1. 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室 天津 300350;2. 天津大学机械工程学院 天津 300350

关键词：广义Waterbomb折纸管,刚性折纸,机构运动学,机构分岔；

基金：国家自然科学基金资助项目（51825503，51721003，51575377）。

对折叠模式的精确描述是折纸结构工程应用的前提，但现有的理论和方法无法全面地分析大多数折纸结构的刚性折叠过程。以广义Waterbomb折纸管为研究对象，基于球面机构运动学理论系统地分析了其折叠行为与运动协调条件，推导了折叠管刚性收缩和扭转运动的两套解析运动学方程。研究了各种几何设计参数对Waterbomb折纸管刚性折叠行为的影响，并讨论了该折纸结构折叠过程中的分岔行为与可能的物理干涉，及其引起的刚性折叠与结构形变的转化。此工作为基于广义Waterbomb折纸管的可编程超材料、可变形结构和机器人的设计与控制奠定了理论基础和设计依据，同时为复杂折纸结构的运动学分析提供了有效的手段。

来源：2020年第19期

《机械工程学报》期刊编辑部

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