微创医疗机器人的出现和发展,使得微创手术较传统手术具有出血少、创伤小、并发症少、术后恢复快等优点并正在被越来越多的医生和患者所接受和采纳。现有的微创手术钳包含传统刚性手术钳、柔顺机构微创手术钳、多功能微创手术钳,它们具有摩擦大、机械效益低、零部件装配过程复杂、变形大的缺点,为解决此类问题,本文采用折纸艺术的理念,设计了一种具有双稳态性能并采用柔性铰链的微创手术钳。本文的主要工作内容如下:首先,以提高手术钳的机械效益、采用柔性铰链一体设计为目的,依据厚板折纸理论,初步提出了一种可单自由度驱动的厚板手术钳机构,并对其进行了模型设计。但是由于厚板手术钳铰链数目多、结构复杂以及受微创手术钳直径要求限制,手术钳的制作加工较为困难,同时,由于采用曲线折痕的一体折纸结构具有实现双稳态的可能,因此考虑将该结构引入微创手术钳的设计。其次,依据双稳态结构原理,分析可展曲面设计双稳态结构的可行性。通过激光切割方法,设计了平面PET材料上的曲线折痕,并采用高温加热方法,使平面PET材料塑性变形,从而产生曲面结构。为了找到使曲面结构上的曲线折痕抗弯曲次数增多的条件,对PET材料在不同加热温度与加热时间下进行试验,最终选择加热时间为12分钟、加热温度为110℃,并在此种情况下,实验测试了其力学性能。最后,通过对曲面结构在铰链处厚度和弹性模量的一系列参数化仿真,找到与实验结果相匹配的铰链厚度和弹性模量值。在此基础上,以优化双稳态性能为目标,利用数值分析方法仿真了各参数对双稳态性能的影响,包括厚度、横梁结构、孔结构、斜切圆柱的平面角度、曲率、宽度六个参量。依据各参数对双稳态性能的影响结果,重新优化设计了曲面结构、微创手术钳驱动丝路径以及支架结构,完成具有双稳态性能且可以采用柔性铰链一体设计的手术钳,并进行了手术钳双稳态性能的验证实验。为实验比较传统手术钳与双稳态手术钳的机械效益,我们设计了最大外径为15mm的小型双稳态手术钳,实验结果表明其机械效益相比传统手术钳提高了40.9%。