由折纸启发的厚板夹爪设计及分析

王汝贵; 黄桂彬; 毛毅; 喻仪殷

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2023.12.015

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由折纸启发的厚板夹爪设计及分析

试验分析 | 更新时间：2023-12-21

- 由折纸启发的厚板夹爪设计及分析
- Design and Analysis of Thick Gripper Inspired by Origami
- 机械传动 2023年47卷第12期页码：103-110
- 作者机构：
  
  广西大学机械工程学院，广西南宁 530004
- 作者简介：
  
  王汝贵（1979— ），男，山东巨野人，博士，教授，博士研究生导师；主要研究方向为机器人学与机构学；rugui@gxu.edu.cn。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(51865001)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.12.015
  中图分类号：
- 纸质出版日期：2023-12-15，
  
  收稿日期：2022-09-17，
  
  修回日期：2022-11-16，
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王汝贵,黄桂彬,毛毅等.由折纸启发的厚板夹爪设计及分析[J].机械传动,2023,47(12):103-110.

Wang Rugui,Huang Guibin,Mao Yi,et al.Design and Analysis of Thick Gripper Inspired by Origami[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(12):103-110.
王汝贵,黄桂彬,毛毅等.由折纸启发的厚板夹爪设计及分析[J].机械传动,2023,47(12):103-110. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.12.015.

Wang Rugui,Huang Guibin,Mao Yi,et al.Design and Analysis of Thick Gripper Inspired by Origami[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(12):103-110. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.12.015.

摘要

将折纸艺术与现代机构学相结合所得到的折纸机构广泛应用于空间结构领域，其独特的可展性、便捷性、轻量型和小型化一直以来都是研究热点。提出一种由折纸启发的厚板夹爪，并对其进行了设计分析。首先，把折纸与机构相结合对外形进行设计，利用单自由度的特点，解决其运动协调性和稳定性的问题；其次，对薄板夹爪模型进行运动学分析，探究其运动过程中转角、扭角及二面角之间的关系；最后，考虑到工程实际应用，对夹爪进行厚板化，并分析了输入角度与输出位移、夹持角度的关系。与传统夹爪不同，该夹爪具有结构简单、一体化程度高等特点，在兼顾灵活操作的同时具有可靠的运动性能，并且拥有在较小的输入角范围内输出较大夹持角度的能力。这为可展结构和夹爪的研究提供了重要思路和参考。

Abstract

The origami mechanism obtained by combining the origami art with the modern mechanism is widely used in the field of spatial structure

and its unique scalability

convenience

lightweight and miniaturization have always been research focuses. In this study

a thick plate clamping claw inspired by origami is proposed

and its design is analyzed. Firstly

the origami and mechanism are combined to design the shape

and the characteristics of a single degree of freedom are used to solve the problem of motion coordination and stability. Secondly

the kinematics of the thin gripper model is analyzed to explore the relation between the angle of rotation

twist angle and dihedral angle during its movement. Finally

considering the practical application of the project

the clamping jaws are thickened

and the relation between the input angle

the output displacement

and the clamping angle is analyzed. Different from the traditional gripper

the gripper has the characteristics of simple structure

high integration

and reliable movement performance

taking into consideration the flexible operation. It also has the ability to output a large clamping angle within a small input angle range. This study provides an important idea and reference for the research of deployable structure and grippers.

关键词

夹爪折纸厚板折纸运动学分析

Keywords

GripperOrigamiThick origamiKinematic analysis

references

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