尚祖恩 赵丽娟 刘雄豪 金 鑫

辽宁工程技术大学机械工程学院，阜新，123000

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为使矿井救灾工作在灾变井巷非结构化空间地形内顺利开展，人们研发了可代替或部分代替救护人员并能及时、快速深入矿井灾区进行环境信息探测与生命迹象搜寻工作的特种救援机器人[1-2]。目前矿用救援机器人主要包括小型环境探测机器人和营救机器人[3]，其中轮式救援机器人控制简单，移动稳定、高效，一直有着广泛应用，但其越障能力不足，在非结构化环境下适应能力较弱。因此学者们提出了轮履[4]、轮腿[5-6]等复合式和将类轮结构代替为轮部[7]的方法，通过改变不同的运动模式使救援机器人具有较高的环境适应能力。但由于煤矿井下环境极其恶劣，满足防爆要求及穿越狭小空间的能力对救援机器人的自重与尺寸均有较严格限制[8]，因此煤矿救援机器人的结构创新性设计至关重要。

折纸是一种起源于中国的古老东方艺术表达形式[9]，设计折痕可将折纸从2D平面折叠成所需的3D立体结构，折纸与机器人相互结合形成了特有的前沿领域。天津大学陈焱团队对折纸机器人进行了归纳总结[10]，将其分为骨架型折纸机器人、驱动型折纸机器人以及外壳型折纸机器人三种类型，其中骨架型折纸机器人将折纸作为变形结构，驱动型折纸机器人将折纸结构作为驱动器，外壳型折纸机器人将折纸结构作为保护外壳。折纸机器人可通过编程手段将制造与控制紧密结合，通过设计折痕使煤矿救援机器人具有较高的可定制性和适应性[11-12]，而且可以显著减小机器人质量并降低材料成本，同时利用折纸结构的可展特性使救援机器人具有一定程度的可变形性。……