折纸工程学与连杆机构

寂静回声

折纸工程学（Origami Engineering）是一门跨学科领域，它运用折纸原理来设计创新的机械系统、结构和装置。它利用折纸的几何和运动学特性，创造出可折叠、可展开和可适应的机构。这些特性在航空航天、机器人、生物医学工程和建筑等领域尤其有用，因为在这些领域中，紧凑的存储和高效的展开至关重要。
从本质上讲，折纸为连杆机构，其中平板部分充当刚性连杆，而折痕则充当铰链。这种类比使工程师能够使用机械工程中的工具（如运动学和动力学）来分析折纸图案，以预测其运动，确保折叠过程中的刚性，并避免自相交。例如，能够实现运动的动态折纸可以启发柔性机构的设计，这些机构通过弹性变形而非刚性关节来运动，从而实现更简单、更耐用的设计。
一个关键的挑战是实现“刚性可折叠性”，即结构在折叠时其面板本身不会发生变形。对于纸张等薄材料，这一点很容易实现；但对于较厚的面板（例如在实际应用中），工程师会使用设计偏置的连杆机构。这些偏置机构通过调整铰链轴线的位置来适应材料厚度，避免干涉，并允许结构在折叠和展开状态下都能平整堆叠。

英国皇家工程院院士DAI等在1999年首次提出将折痕视为转动副、将纸面视为连杆的研究方法，此方法构成的球面结构保留了折纸结构的特性，同时也能用机构学的方法对其进行研究。（DAI J S, REES JONES J R. Mobility in metamorphic mechanisms of foldable/erectable kinds [J]. Journal of Mechanical Design, 1999, ）
英国皇家工程院院士Jian S. Dai（戴建生）在1999年首次系统性地把“折痕→转动副、纸面→连杆”的等效关系正式建模为球面多杆机构，并给出闭环约束方程与自由度判定准则，从而开启了用机构学理论定量研究折纸可动性的新阶段。此后该等效方法被国际机构学与折纸工程学界统称为“Dai’s spherical model”或“kinematic-equivalent linkage approach”，成为后续所有刚性折纸运动学、厚板化设计、折纸机器人等研究的基石。

《折纸工程学：从自然界到科技领域的创新奇迹》
http://www.bjhwtx.com/h-nd-376999.html
https://compliantmechanisms.byu.edu/about-origami-mechanisms


《一个困扰折纸界数十年的谜题》
https://www.bilibili.com/video/B ... vlist.content.click
《刚性折纸以及球面机构网格》由上述视频中的陈焱女士作指导的硕士毕业论文
http://motionstructures.tju.edu. ... al_Mechanisms-1.pdf
《由折纸启发的可折叠结构设计及分析》
https://m.fx361.cc/news/2025/0418/26931083.html
《折纸结构及其特性的工程应用策略》
https://www.mater-rep.com/CN/10.11896/cldb.20030174
《《自然》论文：折纸充气结构设计或促大型工程学应用》
https://www.eol.cn/rencai/202104/t20210423_2100583.shtml
《折纸结构和折纸超材料动力学研究进展1》
https://pubs.cstam.org.cn/data/a ... df/lxxb2021-478.pdf
《球面四杆机构网格的可动性分析与刚性折纸运动学的研究》
http://motionstructures.tju.edu. ... Rigid_Origami-1.pdf

《Thick-Panel Origami-Inspired Multiple Metamorphic Mechanisms with Planar-Spherical-Bennett Bifurcated Cycle》
https://cjme.springeropen.com/articles/10.1186/s10033-025-01312-9
《Multiloop origami inspired spherical mechanisms》
https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S0094114X20302834
《Rigidly Foldable Thick Origami Using Designed-Offset Linkages》
https://asmedigitalcollection.as ... rectedFrom=fulltext
《A thesis submitted to the faculty of Brigham Young University in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science》
https://fab.cba.mit.edu/classes/ ... ricalMechanisms.pdf
《Identifying links between origami and compliant  mechanisms》
https://ms.copernicus.org/articles/2/217/2011/ms-2-217-2011.pdf

《一种新型空间三自由度并联机器人的运动学与工作空间分析》

https://www.nsfc.gov.cn/csc/2034 ... %88%86%E6%9E%90.pdf

wf2725864

见过戴教授