可展结构现已广泛应用于卫星天线、太阳翼和太空望远镜等众多航天设备中。随着航天设备向着大型化和复杂化方向发展，对高可控性、大收纳率的可展结构的需求与日俱增。刚性折纸因其具有优异的折展特性和丰富的折叠方式，且折叠行为与机构网格运动等价，近年来被广泛应用于可展结构的创新设计。基于折纸设计具有单自由度、大折展比的可展结构，对开发性能优良的航天设备具有重要的意义。
        天津大学机械工程学院陈焱教授团队与上海宇航系统工程研究所合作，基于Plane linkage变异折纸单元开展了可展结构创新设计的研究。首先，通过改变折痕排布设计了一种展开过程稳定的正六边形闭环网状折纸，如下图所示。之后，针对零厚度闭环网状折纸的多自由度问题，通过构造其厚板折纸形式，将自由度降为1，并证明了该厚板折纸与具有对称约束条件的零厚度折纸运动等价。进一步，建立了厚板折纸的折展比与三角形单元的高度与厚度之间的解析关系，通过合理的选取几何参数设计出 折展比为16.3的单自由度可展结构。

一种具有三自由度的正六边形折纸图案

正六边形厚板折纸展开过程

        考虑到工程应用中的可展结构往往有一侧是平整工作表面，采用Bricard机构和Waldron机构对部分顶点处的Bennett机构进行等效替换，去除了正六边形厚板折纸工作面的凸台，得到了具有一侧平整展开表面的厚板折纸，为其实际应用提供了技术支撑。

Bennett机构转化为Bricard机构的过程

Bennett机构组合成Waldron机构的过程

具有一侧平整展开表面的正六边形厚板折纸

        该成果已于2021年4月16日被《机械工程学报》录用，并于4月21日在线发表，为后续基于折纸设计具有平整展开表面的新型可展结构提供了新思路。

张霄，李明，崔琦峰，陈学松，马家耀，陈焱. 基于正六边形折纸的单自由度可展结构[J].机械工程学报，2021，57：1-12.
(https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2187.TH.20210420.1435.078.html)