可折叠可卷曲的编织结构，用于可展开机器人系统

可伸展结构常采用可卷曲设计，通过将长条柔性材料缠绕在轮毂上存储，无需关节。但要在伸展状态下实现高刚度和强度，同时保持轮毂紧凑，难度很大，因为刚性结构难以弯曲，通常需要更大的轮毂来存储。

为解决这一问题，本研究提出了一种波纹片状可折叠设计，通过将多条带平行连接实现Z型折叠。展开后的波纹状结构具有高承载能力，折叠堆叠后可平滑卷绕在轮毂上，实现折叠-卷绕存储。其核心创新在于通过 ribbon 编织技术连接条带，形成交错折纸结构。这种交错设计兼具条带的局部柔韧性和相互约束：局部柔韧性可适应卷绕时堆叠条带间的周长差异，而密集重复的相互约束使波纹结构能抵抗外力下的过度变形。

研究人员利用该结构制作了两款可展开移动机器人：一款配备1.6米可展开手臂，用于货架作业；另一款带有四面体可展开框架，可支撑米级3D打印系统。结果表明，这种交错波纹状方法在需要兼顾紧凑性和强度的可展开机器人系统中具有应用潜力。

该结构被命名为“折叠-卷绕波纹结构（FoRoGated-Structure）”，其交错折纸设计通过 ribbon 编织技术将多条带平行连接。这种设计在一个方向提供局部滑动柔韧性，在另一个方向保持密集的相互约束以保证结构稳定性。局部柔韧性使多层堆叠结构能平滑紧凑地卷绕，密集约束则有助于在外部载荷下保持波纹横截面形状，从而在保持紧凑存储的同时支撑更重的有效载荷。

理论模型和实验对比显示，该结构的简化叠加模型能较好预测其力学性能。与传统可卷曲结构（如TRAC吊杆）相比，在相同轮毂尺寸下，FoRoGated-Structure 的刚度和临界力矩更优。两款机器人应用验证了其实用性：一款类似扫地机器人大小的紧凑型移动机器人，其可展开手臂能伸展至1.6米进行货架作业；另一款可展开移动机器人的框架能从0.7米高的三角柱变形为3.4米高的四面体框架，支撑3D打印系统完成2.5米高结构的打印。