摘要

折纸结构具有柔顺、大折展比特性,人和环境的交互适应性较优,在新型柔性驱动器、执行器、传感器领域具有较大的学术及应用价值。针对折纸机构存在的刚度不足难题,基于颗粒阻塞原理设计了折纸单元的变刚度驱动器。首先提出了基于颗粒阻塞原理的变刚度折纸单元模型,其次运用流体加压模型与赫兹接触模型建立折纸单元的变刚度模型,最后对变刚度驱动器内部气压、填充颗粒半径对锁紧力矩的影响进行仿真分析。仿真结果表明:填充颗粒的半径越小,变刚度驱动器的最大刚度越大;驱动器内部气压控制驱动器整体刚度,单个变刚度驱动器的最大刚度为182 N/mm(约为最低刚度的4.3倍),为后续提高柔性折纸单元刚度的研究做出了有益的探索。