5、软折纸四波纹管机器人的原型设计与研究

软折纸四波纹管机器人的原型设计与研究

1. 蛇形步态模拟与设计选择

为了模仿蛇的步态，S 形至关重要。选择四单元设计而非只能实现 C 曲线的双单元设计。四波纹管单元（标记为 A - D）的充气和放气模式用于模拟直线运动。向上的箭头表示充气，向下的箭头表示放气，相邻字母代表应进行充气或放气的单元。不过，图中仅考虑了完全充气和放气，而非部分充气，所以可能并非实现所需运动的最佳方式的完全代表。

2. 材料选择

2.1 纸张材料的问题

使用纸张材料时，由于纸张并非完全刚性和不易弯曲，机器人无法像刚性折纸那样完全平整或充分伸展，这影响了角落的变形和顶点位置的转换。折叠角度和实现的体积与理论值不同，尤其是所选材料厚度不同时，需要进一步研究。

2.2 纸张材料的测试

为折叠八角形波纹管单元的基础材料，选择了四种不同的纸张进行测试，以研究纸张厚度对折叠波纹的折痕和后续强度的影响。这四种纸张分别是 80 克重的复印纸、92 克重的描图纸、250 克重的艺术纸和 350 克重的纸板。增加纸张厚度是为了研究厚度对原型强度的影响。

2.3 不同原型的材料与尺寸

不同原型使用的材料范围如图所示，存在直径和所用硅胶涂层纸张厚度的差异。左侧的三个版本（i、ii 和 iii）直径为 9 毫米，中间蓝色的原型（ii）使用 92 克重的描图纸，另外两个原型（i 和 iii）使用普通复印纸，区别在于折叠能力，右侧的原型更直。原型（iv）和（v）使用了更厚的纸张，白色原型（v）使用 250 克重的艺术纸，棕色原型（iv）使用 350 克重的纸板。由于材料较厚，为减少精确折痕的不一致性，在折叠成最终形状之前