[發明專利]一種六柱實心魯班鎖設計方法

在審

• 申請號: 202211645350.4
• 申請日: 2022-12-16
• 公開（公告）號: CN115828346A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 尚鵬飛;薛亞平;周金宇
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: G06F30/10
• 分類號: G06F30/10;G06T17/00;G06F111/20
• 代理公司: 北京鼎云升知識產權代理事務所(普通合伙) 11495
• 代理人: 呂玉健

本發明屬魯班鎖技術領域，尤其涉及一種六柱實心魯班鎖設計方法，現提出如下方案，(1)將拼裝成魯班鎖的柱桿劃分為小立方體；(2)根據劃分的結構，將每個立方體用坐標矩陣表示；(3)把拼裝好的實心魯班鎖劃分為內部區域和外部區域，將內部區域的立方塊排列組合，構造出新的裝配結構；(4)基于拆卸的方式對裝配體進行拆卸，可拆卸的則輸出矩陣坐標，表示設計出新型魯班鎖，若裝配結構不能拆卸，則重復步驟(3)，進行下一次拆卸，直至輸出矩陣坐標；(5)將輸出的矩陣坐標還原出三維模型。最后通過3D打印技術打印出6個柱桿的實物，并將6個柱桿的實物拼裝與拆卸，可以拼裝成實心魯班鎖，驗證了該方法的可行性。

技術領域

本發明涉及魯班鎖技術領域，尤其涉及一種六柱實心魯班鎖設計方法。

背景技術

魯班鎖起源于中國古代建筑的榫卯結構，榫卯結構是將木質結構連接在一起的一種獨特方式，凸出來的部分叫榫，凹進去的部分叫卯，凹凸相互扣合,就能將兩個或多個木質結構緊密連接在一起，構成一個相對穩定的整體。榫卯結構是中國古代工匠獨創的一種結構方式，充分體現了中國古人的智慧。

魯班鎖是榫卯結構的衍生品，近些年來已成為一種智力玩具，拆裝不僅能夠提高玩家的動手能力，還能提高空間想象力，玩家掌握一定的拼裝規律，可以將不同的六柱魯班鎖進行拼裝，目前市面上所能見到的六柱魯班鎖較少，不能讓玩家更加系統、全面的了解魯班鎖，現提出一種六柱實心魯班鎖設計方法，可以設計出更多新型魯班鎖。

針對上述問題，本發明文件提出了一種六柱實心魯班鎖設計方法。

發明內容

本發明提供了一種六柱實心魯班鎖設計方法，解決了現有技術中存在市面上所能見到的六柱魯班鎖較少，不能讓玩家更加系統、全面的了解魯班鎖的缺點。

本發明提供了如下技術方案：

一種六柱實心魯班鎖設計方法，包括如下步驟：

步驟一、將可拼裝成魯班鎖的柱桿進行劃分，獲得劃分為小立方體的柱桿；

步驟二、根據步驟一中獲得的劃分為小立方體的柱桿結構，利用MATLAB軟件為每個小立方體建立坐標矩陣，并通過坐標矩陣對每個小立方體進行表示；

步驟三、將步驟一中的柱桿進行拼裝，獲得實心魯班鎖，將實心魯班鎖劃分為內部區域和外部區域，確定內部區域每個立方塊有可能被分配到哪個柱桿，將立方塊隨機排列組合，獲得新的裝配結構；

步驟四、基于虛擬拆卸的方式對步驟三中獲得新的裝配結構進行拆卸，可拆卸的則通過利用MATLAB軟件輸出矩陣坐標，表示設計出新型魯班鎖，若裝配結構不能拆卸，則重復步驟三，進行下一次拆卸，直至輸出矩陣坐標；

步驟五、將步驟四中獲得的矩陣坐標利用三維建模軟件還原出三維模型，并獲得三維模型數據；

步驟六、將步驟五中獲得的三維模型數據輸入至3D打印機中，打印出實物柱桿，并將柱桿實物拼裝與拆卸。

根據本發明的一個實施例，所述步驟一中的魯班鎖柱桿設置為6個，每個柱桿劃分的小立方體為24個，將其中12個進行編號。

根據本發明的一個實施例，所述步驟二中每個小立方體的坐標矩陣可以表示為C_i＝(a_ib_ic_i)^T，i＝1，2，…，24，a_ib_ic_i為小立方體的體心在三維空間中的坐標表示，i為柱桿劃分的24個小立方體。