21世纪以来,折纸的概念已被广泛应用于许多领域,从微观尺度的DNA折纸到宏观尺度的可展航空航天结构,都可以看见折纸的身影。折纸结构的潜在优势首先在于其可切换形态的能力,在存储状态时尽量折叠,减少体积,在使用状态时可展开为特定结构;其次是可重构性,通过模块化结构和不同的组合方式实现不同的功能或结构的多种应用;最后是革新制造装配流程,减少零件并使用折叠结构提高集成度。本文对一种特殊的扭转塔折纸结构进行了研究,分析其结构特性以及探索其在机器人设计制造领域的应用方向,具体工作如下:（1）分析了折纸理念应用在机器人开发和制造领域的优势以及可行性,总结梳理了折纸机器人的研究现状,介绍了折纸机器人已有以及未来的应用领域。（2）利用数学几何模型描述了从二维到三维的折纸过程,着重介绍折纸结构的运动学分析,包括二维折纸图案的运动学约束以及折叠过程的映射方程。（3）介绍了扭转塔的结构特性,并分析其单一模块的运动学约束,利用自定义变量旋转角和弯曲角以及齐次变换矩阵描述其轴向伸缩运动和弯曲运动。（4）利用MATLAB平台对扭转塔的结构进行了建模,定义了旋转角并用其表征轴向伸缩运动和弯曲运动,采用惯性传感器获取两种运动过程中各模块的角度变化。（5）根据应用场合的不同,将扭转塔结构复用于爬行机器人以及柔性机械臂结构,分模块介绍其控制方式、硬件系统组成和功能结构设计。采用以绳索配合电机的传统驱动方式设计机器人的动力系统,利用SolidWorks软件设计外部配套结构,包括实现爬行效果的结构和组合折纸结构和动力系统的衔接件。（6）测试了扭转塔结构的力学性能,为确定驱动方式提供依据;对爬行机器人的爬行效果进行实验和分析;利用多传感器系统采集机械臂运动过程中的两种运动模式的姿态数据,并对其运动状态进行分析。本论文利用扭转塔结构设计了两种不同应用方向的机器人系统,通过实验证明了该设计的可行性,并测试了其工作性能,其中爬行机器人系统可实现基本的前进、弯曲运动,其爬行速度约为0.4cm/s;柔性机械臂可实现全向弯曲运动、垂直运动以及抓取动作,并可通过安装的传感器系统对其运动过程进行分析。