通过弹簧关节放大折叠机制的运动学

由于其刚性可折叠性和可预测运动学特性，反向折叠是一些最著名的折叠运动结构的基本机制，包括 Miura Ori、Yoshimura 以及 waterbomb 模式。然而，反向折叠仅具有一个参数来控制其行为：起始折叠角度。本文提出一种替代传统反向折叠方式的方案，基于弹簧动作模式，称为弹簧关节。这种新型刚性可折叠机制能够将多个反向折叠耦合到紧凑空间中，从而将传统反向折叠的运动学输出放大最高可达十倍，并为每个反向折叠添加一个参数，使折叠结构的程序化控制更加灵活。本文还介绍了对起始角度、运动路径以及运动轴向的参数组合方法。不幸的是，这种灵活性以大量层叠堆积为代价，使得弹簧关节不适用于厚重的折叠结构。为解决此问题，本文还提出一种无额外层叠的模块化替代方案，具有相同的运动学特性。两种机制均作为传统折叠结构和定制折叠结构中反向折叠的替代方案进行测试。