[發明專利]一種單自由度空間可折展多面體結構

有效

• 申請號: 202010623157.5
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111806725B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 孫新峰;陳焱;顧元慶;馬家耀
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B64G1/22
• 分類號: B64G1/22;B64G1/44;B64G1/66
• 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

1.一種單自由度空間可折展多面體結構，其特征在于，包括三種單元，依次為第一種單元、第二種單元和第三種單元；所述第一種單元包括六個結構相同的面，分別為第一種單元第一面、第一種單元第二面、第一種單元第三面、第一種單元第四面、第一種單元第五面、第一種單元第六面；所述第二種單元包括二十四個結構相同的面，分別為第二種單元第一面、第二種單元第二面、第二種單元第三面、第二種單元第四面、第二種單元第五面、第二種單元第六面、第二種單元第七面、第二種單元第八面、第二種單元第九面、第二種單元第十面、第二種單元第十一面、第二種單元第十二面、第二種單元第十三面、第二種單元第十四面、第二種單元第十五面、第二種單元第十六面、第二種單元第十七面、第二種單元第十八面、第二種單元第十九面、第二種單元第二十面、第二種單元第二十一面、第二種單元第二十二面、第二種單元第二十三面、第二種單元第二十四面；所述第三種單元包括八個結構相同的面，分別為第三種單元第一面、第三種單元第二面、第三種單元第三面、第三種單元第四面、第三種單元第五面、第三種單元第六面、第三種單元第七面、第三種單元第八面；

所述第一種單元第一面與所述第二種單元第一面相鄰并通過第一轉動副相互連接，所述第三種單元第一面與所述第二種單元第一面相鄰并通過第二轉動副相互連接，所述第三種單元第一面與所述第二種單元第二面相鄰并通過第三轉動副相互連接，所述第三種單元第一面與所述第二種單元第三面相鄰并通過第四轉動副相互連接；

所述第一種單元第一面與所述第二種單元第四面相鄰并通過第五轉動副相互連接，所述第三種單元第二面與所述第二種單元第四面相鄰并通過第六轉動副相互連接，所述第三種單元第二面與所述第二種單元第五面相鄰并通過第七轉動副相互連接，所述第三種單元第二面與所述第二種單元第六面相鄰并通過第八轉動副相互連接；

所述第一種單元第一面與所述第二種單元第七面相鄰并通過第九轉動副相互連接，所述第三種單元第三面與所述第二種單元第七面相鄰并通過第十轉動副相互連接，所述第三種單元第三面與所述第二種單元第八面相鄰并通過第十一轉動副相互連接，所述第三種單元第三面與所述第二種單元第九面相鄰并通過第十二轉動副相互連接；

所述第一種單元第一面與所述第二種單元第十面相鄰并通過第十三轉動副相互連接，所述第三種單元第四面與所述第二種單元第十面相鄰并通過第十四轉動副相互連接，所述第三種單元第四面與所述第二種單元第十一面相鄰并通過第十五轉動副相互連接，所述第三種單元第四面與所述第二種單元第十二面相鄰并通過第十六轉動副相互連接；

所述第一種單元第六面與所述第二種單元第十三面相鄰并通過第十七轉動副相互連接，所述第三種單元第五面與所述第二種單元第十三面相鄰并通過第十八轉動副相互連接，所述第三種單元第五面與所述第二種單元第十四面相鄰并通過第十九轉動副相互連接，所述第三種單元第五面與所述第二種單元第十五面相鄰并通過第二十轉動副相互連接；

所述第一種單元第六面與所述第二種單元第十六面相鄰并通過第二十一轉動副相互連接，所述第三種單元第六面與所述第二種單元第十六面相鄰并通過第二十二轉動副相互連接，所述第三種單元第六面與所述第二種單元第十七面相鄰并通過第二十三轉動副相互連接，所述第三種單元第六面與所述第二種單元第十八面相鄰并通過第二十四轉動副相互連接；

所述第一種單元第六面與所述第二種單元第十九面相鄰并通過第二十五轉動副相互連接，所述第三種單元第七面與所述第二種單元第十九面相鄰并通過第二十六轉動副相互連接，所述第三種單元第七面與所述第二種單元第二十面相鄰并通過第二十七轉動副相互連接，所述第三種單元第七面與所述第二種單元第二十一面相鄰并通過第二十八轉動副相互連接；

所述第一種單元第六面與所述第二種單元第二十二面相鄰并通過第二十九轉動副相互連接，所述第三種單元第八面與所述第二種單元第二十二面相鄰并通過第三十轉動副相互連接，所述第三種單元第八面與所述第二種單元第二十三面相鄰并通過第三十一轉動副相互連接，所述第三種單元第八面與所述第二種單元第二十四面相鄰并通過第三十二轉動副相互連接；

所述第一種單元第二面與所述第二種單元第十八面相鄰并通過第三十三轉動副相互連接，所述第一種單元第二面與所述第二種單元第五面相鄰并通過第三十四轉動副相互連接，所述第一種單元第二面與所述第二種單元第三面相鄰并通過第三十五轉動副相互連接，所述第一種單元第二面與所述第二種單元第十四面相鄰并通過第三十六轉動副相互連接；

所述第一種單元第三面與所述第二種單元第二十一面相鄰并通過第三十七轉動副相互連接，所述第一種單元第三面與所述第二種單元第八面相鄰并通過第三十八轉動副相互連接，所述第一種單元第三面與所述第二種單元第六面相鄰并通過第三十九轉動副相互連接，所述第一種單元第三面與所述第二種單元第十七面相鄰并通過第四十轉動副相互連接；

所述第一種單元第四面與所述第二種單元第二十四面相鄰并通過第四十一轉動副相互連接，所述第一種單元第四面與所述第二種單元第十一面相鄰并通過第四十二轉動副相互連接，所述第一種單元第四面與所述第二種單元第九面相鄰并通過第四十三轉動副相互連接，所述第一種單元第四面與所述第二種單元第二十面相鄰并通過第四十四轉動副相互連接；

所述第一種單元第五面與所述第二種單元第十五面相鄰并通過第四十五轉動副相互連接，所述第一種單元第五面與所述第二種單元第二面相鄰并通過第四十六轉動副相互連接，所述第一種單元第五面與所述第二種單元第十二面相鄰并通過第四十七轉動副相互連接，所述第一種單元第五面與所述第二種單元第二十三面相鄰并通過第四十八轉動副相互連接；

該可折展多面體結構在折疊與展開過程中，所述第二轉動副、第六轉動副、第十轉動副、第十四轉動副始終處于同一平面，且該平面與所述第一種單元第一面始終保持平行；所述第四轉動副、第十九轉動副、第二十四轉動副、第七轉動副始終處于同一平面，且該平面與所述第一種單元第二面始終保持平行；所述第八轉動副、第二十三轉動副、第二十八轉動副、第十一轉動副始終處于同一平面，且該平面與所述第一種單元第三面始終保持平行；所述第十二轉動副、第二十七轉動副、第三十二轉動副、第十五轉動副始終處于同一平面，且該平面與所述第一種單元第四面始終保持平行；所述第三轉動副、第十六轉動副、第三十一轉動副、第二十轉動副始終處于同一平面，且該平面與所述第一種單元第五面始終保持平行；所述第十八轉動副、第三十轉動副、第二十六轉動副、第二十二轉動副始終處于同一平面，且該平面與所述第一種單元第六面始終保持平行；

在上述轉動副連接的基礎上，該可折展多面體結構還含有七條軸線，分別為第一軸線、第二軸線、第三軸線、第四軸線、第五軸線、第六軸線、第七軸線；所述第一軸線為同時通過所述第一種單元第一面幾何中心和所述第一種單元第六面幾何中心的直線；所述第二軸線為同時通過所述第一種單元第二面幾何中心和所述第一種單元第四面幾何中心的直線；所述第三軸線為同時通過所述第一種單元第三面幾何中心和所述第一種單元第五面幾何中心的直線；所述第四軸線為同時通過所述第三種單元第一面幾何中心和所述第三種單元第七面幾何中心的直線；所述第五軸線為同時通過所述第三種單元第二面幾何中心和所述第三種單元第八面幾何中心的直線；所述第六軸線為同時通過所述第三種單元第三面幾何中心和所述第三種單元第五面幾何中心的直線；所述第七軸線為同時通過所述第三種單元第四面幾何中心和所述第三種單元第六面幾何中心的直線；所述七條軸線在空間上全部相交于同一中心交匯點；

該可折展多面體結構在折疊與展開過程中，所述第一軸線、第二軸線、第三軸線在空間中兩兩相互垂直，所述第一種單元第一面與所述第一種單元第六面在空間上相互平行且沿所述第一軸線作相對于中心交匯點的同步直線運動；所述第一種單元第二面與所述第一種單元第四面在空間上相互平行且沿所述第二軸線作相對于中心交匯點的同步直線運動；所述第一種單元第三面與所述第一種單元第五面在空間上相互平行且沿所述第三軸線作相對于中心交匯點的同步直線運動；所述第三種單元第一面與所述第三種單元第七面在空間上相互平行且沿所述第四軸線作相對于中心交匯點的同步直線運動；所述第三種單元第二面與所述第三種單元第八面在空間上相互平行且沿所述第五軸線作相對于中心交匯點的同步直線運動；所述第三種單元第三面與所述第三種單元第五面在空間上相互平行且沿所述第六軸線作相對于中心交匯點的同步直線運動；所述第三種單元第四面與所述第三種單元第六面在空間上相互平行且沿所述第七軸線作相對于中心交匯點的同步直線運動。