[發明專利]一種單自由度旋轉對稱的可折展盒子結構

在審

• 申請號: 201811212340.5
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109592167A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 陳焱;顧元慶;馬家耀
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B65D5/02
• 分類號: B65D5/02;B65D5/42
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

本發明公開了一種單自由度旋轉對稱的可折展盒子結構，包括十個面，依次為第一面、第二面、第三面、第四面、第五面、第六面、第七面、第八面、第九面、第十面；所述第一面和第二面相連作為可折展盒子結構的底并放置于中部，所述第三面、第四面、第五面、第六面、第七面、第八面、第九面、第十面置于所述第一面和第二面上方且首尾依次相連并與所述第一面和第二面組成的底面的四條邊相連；本發明結構是過約束機構的組合，擁有較好的剛度，且可以完全折疊和展開，折疊時體積較小便于運輸，按要求打開為工作狀態時，工作空間較大；整個結構只具有一個自由度，運動控制簡單；具有生產加工簡單，運動控制方便，可靠性高等優點。

技術領域

本發明涉及一種旋轉對稱可折展的盒子結構，具體涉及一種單自由度、大折展比的基于折紙結構的旋轉對稱的可折展盒子結構。

背景技術

多面體結構因其較好的對稱性，在航空航天、建筑結構、藝術品和日常生活中得到廣泛地應用，但由于體積大、不利于運輸，多面體結構常常只能用于固定場合。被SCIENCE期刊評為2014年年度十大科技突破的立方小衛星就是航空航天領域追求小型化低成本發射的典型代表，但其在軌狀態工作空間狹小的缺點也制約著它的進一步應用。

空間體狀可折展結構是隨著航天科技的發展而誕生的一種新型結構，它在發射過程中處于折疊收納狀態，體積容量最小；入軌后，體狀可折展結構可按設計展開成較大的運營工作狀態；返回或回收時，該結構可再次折疊收攏進入飛船。采用過約束機構為基本單元的空間可展結構有著高剛性，制造簡單，成本低，可靠性高等優勢。

現有的空間可折展結構主要涉及平面或曲面上的折展，如太陽能帆板、衛星天線，而涉及體積方面的折展機構主要采用非剛性變形得到，變形過程不利于控制且不易重復操作，現有采用剛性變形的體狀可展結構要么結構復雜，如C.M.Gosselin和D.Gagnon-Lachance在2006年提出的用正多邊形機構驅動的可折展多面體結構；要么不能實現完全折疊，如Kiper and 在2009年提出的可折展多面體結構。所以，體狀可展結構目前應用還比較少，并且存在不能完全折疊和折疊展開比例不大等不足

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種單自由度、大折展比的旋轉對稱可展盒子結構。該可展盒子結構是過約束機構的組合，擁有較好的剛度，且可以完全折疊和展開，折疊時體積較小便于運輸，按要求打開為工作狀態時，工作空間較大；整個結構只具有一個自由度，運動控制簡單；具有生產加工簡單，運動控制方便，可靠性高等優點，尤其適于在包裝、收納、土木結構，航空航天等眾多領域中具有重要意義和廣泛的應用前景。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種單自由度旋轉對稱的可折展盒子結構，包括十個面，依次為第一面、第二面、第三面、第四面、第五面、第六面、第七面、第八面、第九面、第十面；所述第一面和第二面相連作為可折展盒子結構的底并放置于中部，所述第三面、第四面、第五面、第六面、第七面、第八面、第九面、第十面置于所述第一面和第二面上方且首尾依次相連并與所述第一面和第二面組成的底面的四條邊相連；