杨慧，郝亮亮，刘永斌，汪祥

(安徽大学电气工程与自动化学院，安徽 合肥 230601)

0 引言

“机械原理”课程设计是“机械原理”教学中的一个重要环节，是机械类各专业学生在“机械原理”课程学习后进行的全面、系统、深入的实践性教学，主要培养学生机械系统运动方案设计、创新设计及进行机构分析和工程设计的能力[1]。传统“机械原理”课程设计主要针对某简单机器进行机械运动简图设计，对机器人机构进行设计的较少[2-3]。折纸机器人[4-5]，通过折痕构成各种回转副，从而实现其姿态变换和功能。采用折纸理论设计机器人不但能使学生学习到机构学的知识，能接受到更新的理论，而且对拓展学生的设计思路和提高就业竞争力都有重大意义[6-8]。

本文在“机械原理”课程设计中基于仿生折纸原理，创新设计出一种柔性变刚度折纸式抓捕机械手，该机械手由3根手指构成，每根手指均是Waterbomb基本折痕圆柱面，具有轻量化、多构态、大刚度的特点。首先，对其折痕的折叠方式进行几何分析。其次，采用DH坐标法进行运动分析，并利用数值法得到其可操作空间。通过该教学案例的训练，培养学生的创新能力、机械系统方案设计和结构设计的能力，以及采用先进二维绘图软件Visio和数值分析软件MATLAB进行计算、求解和仿真的能力，有意识培养学生运用所学的专业理论基础知识联系实际解决问题的能力。

1 课程设计创新的具体操作

1.1 课程设计选题

以新型折纸机械手整体结构设计为例，该机械手以3个舵机为原动件，通过绳索分别驱动3根手指。……