孙建伟， 王 贺， 李晓东

(1.长春工业大学 机电工程学院， 吉林 长春 130012;2.长春工业大学 工程训练中心， 吉林 长春 130012)

0 引 言

折纸机构[1]最早起源于折纸艺术，机构学家从中受到启发，将纸板折叠可形成一定数目的折痕和纸板单元，将纸板单元等效为构件，折痕等效为转动副，纸板则等效为一个具体机构，即折纸机构。在折纸机构应用中，目标是利用折纸机构具有质量轻、存放体积小和便于运输的结构特点[2-4]。

近年来，很多国内外学者与研究机构依据折纸机构提出多种行走机器人，并且在其设计、材料和制造方面做了大量工作[5-11]。其中将折纸机构运用到仿生爬行类机器人的方法得到了深入研究[12-15]。但是对于折纸机构的折叠驱动问题，由于机构折叠顺序、角度和方向等参数多，驱动相对困难，为折纸机器人折叠提供有效方法还比较少，因此，完善折纸机构驱动的理论方法需要在完成有效折叠的同时，尽可能减少对折纸机构折叠不影响的机构参数。在折纸机构中，刚性折纸机构是应用最为广泛的。

文中通过一种可爬行与转向的折纸机器人为设计目标，在设计一种具有双稳态折纸机构的基础上，提出了将张拉整体结构应用到折纸机构的驱动上，通过对张拉整体结构驱动的折纸机器人建立结构模型、运动仿真和搭建物理样机，实现折纸机器人的爬行与转向。折纸机器人的长度可以完成从192 mm到144 mm的变化，理论展收比为0.75，爬行速度可达40 mm/s。

1 折纸机构折叠单元设计与分析

标准单顶点五折痕构型及折叠构态如图1所示。……