可折展六面体结构

摘要

本发明涉及单自由度、大折展比的可折展多面体结构，公开了一种可折展六面体结构，包括六个折叠单元、十二个杆单元和一个对称轴线，六个折叠单元由其上的连接位置分别与十二个杆单元上的连接位置通过转动副或球副连接，形成封闭多面体结构，并且各单元和运动副关于对称轴线满足一系列对称关系及约束条件，从而构建出可折叠为六面体结构的十四面体结构。本发明能够实现折叠和展开两种稳定状态，折叠时体积较小便于发射或运输，展开时具有较大的工作空间；整个结构只具有一个自由度，具有生产加工简单，运动控制方便，高可靠性等优点，在航空航天、土木工程等众多领域中具有重要意义和广泛的应用前景。

主权项

一种可折展六面体结构，其特征在于，包括六个折叠单元、十二个杆单元和一个对称轴线；每个折叠单元均具有平面等边四边形的轮廓，该平面等边四边形的四个顶点分别称为每个折叠单元的第一顶点、第二顶点、第三顶点、第四顶点；每个杆单元两端分别称为其第一端点和第二端点；六个折叠单元的平面等边四边形的边长均相等，且与十二个杆单元的长度也相等；六个折叠单元分别为第一折叠单元、第二折叠单元、第三折叠单元、第四折叠单元、第五折叠单元、第六折叠单元；其中所述第一折叠单元、所述第二折叠单元、所述第三折叠单元的结构完全相同，其中所述第四折叠单元、所述第五折叠单元、所述第六折叠单元的结构完全相同；十二个杆单元分别为第一杆单元、第二杆单元、第三杆单元、第四杆单元、第五杆单元、第六杆单元、第七杆单元、第八杆单元、第九杆单元、第十杆单元、第十一杆单元、第十二杆单元；所述第一折叠单元的第一顶点与所述第一杆单元的第一端点通过第一转动副连接；所述第一杆单元的第二端点与所述第二折叠单元的第二顶点通过第二转动副连接；所述第二折叠单元的第一顶点与所述第二杆单元的第一端点通过第三转动副连接；所述第二杆单元的第二端点与所述第三折叠单元的第二顶点通过第四转动副连接；所述第三折叠单元的第一顶点与所述第三杆单元的第一端点通过第五转动副连接；所述第三杆单元的第二端点与所述第一折叠单元的第二顶点通过第六转动副连接；所述第一折叠单元的第四顶点与所述第四杆单元的第一端点通过第七转动副连接；所述第二折叠单元的第三顶点与所述第五杆单元的第一端点通过第一球副连接；所述第二折叠单元的第四顶点与所述第六杆单元的第一端点通过第八转动副连接；所述第三折叠单元的第三顶点与所述第七杆单元的第一端点通过第二球副连接；所述第三折叠单元的第四顶点与所述第八杆单元的第一端点通过第九转动副连接；所述第一折叠单元的第三顶点与所述第九杆单元的第一端点通过第三球副连接；所述第四折叠单元的第四顶点与所述第四杆单元的第二端点通过第四球副连接；所述第四折叠单元的第三顶点与所述第五杆单元的第二端点通过第五球副连接；所述第五折叠单元的第四顶点与所述第六杆单元的第二端点通过第六球副连接；所述第五折叠单元的第三顶点与所述第七杆单元的第二端点通过第七球副连接；所述第六折叠单元的第四顶点与所述第八杆单元的第二端点通过第八球副连接；所述第六折叠单元的第三顶点与所述第九杆单元的第二端点通过第九球副连接；所述第四折叠单元的第二顶点与所述第十杆单元的第二端点通过第十转动副连接；所述第十杆单元的第一端点与所述第五折叠单元的第一顶点通过第十一转动副连接；所述第五折叠单元的第二顶点与所述第十一杆单元的第二端点通过第十二转动副连接；所述第十一杆单元的第一端点与所述第六折叠单元的第一顶点通过第十三转动副连接；所述第六折叠单元的第二顶点与所述第十二杆单元的第二端点通过第十四转动副连接；所述第十二杆单元的第一端点与所述第四折叠单元的第一顶点通过第十五转动副连接；所述第一折叠单元、所述第二折叠单元和所述第三折叠单元关于所述对称轴线三重对称；所述第一杆单元、所述第二杆单元和所述第三杆单元关于所述对称轴线三重对称；所述第四杆单元、所述第六杆单元和所述第八杆单元关于所述对称轴线三重对称；所述第五杆单元、所述第七杆单元和所述第九杆单元关于所述对称轴线三重对称；所述第四折叠单元、所述第五折叠单元和所述第六折叠单元关于所述对称轴线三重对称；所述第十杆单元、所述第十一杆单元和所述第十二杆单元关于所述对称轴线三重对称；所述第一转动副、所述第三转动副和所述第五转动副关于所述对称轴线三重对称；所述第二转动副、所述第四转动副和所述第六转动副关于所述对称轴线三重对称；所述第七转动副、所述第八转动副和所述第九转动副关于所述对称轴线三重对称；所述第十转动副、所述第十二转动副和所述第十四转动副关于所述对称轴线三重对称；所述第十一转动副、所述第十三转动副和所述第十五转动副关于所述对称轴线三重对称；所述第一球副、所述第二球副和所述第三球副关于所述对称轴线三重对称；所述第四球副、所述第六球副和所述第八球副关于所述对称轴线三重对称；所述第五球副、所述第七球副和所述第九球副关于所述对称轴线三重对称；所述第二转动副、所述第四转动副、所述第六转动副、所述第七转动副、所述第八转动副、所述第九转动副、所述第十转动副、所述第十二转动副和所述第十四转动副的轴线交汇于第一交汇点；所述第十一转动副、所述第十三转动副和所述第十五转动副的轴线交汇于第二交汇点；所述第一转动副、所述第三转动副和所述第五转动副的轴线交汇于第三交汇点；所述第一交汇点、第二交汇点、第三交汇点均在所述对称轴线上，所述第二交汇点、所述第三交汇点分别位于所述第一交汇点两侧，且所述第一交汇点、所述第二交汇点之间的距离与所述第一交汇点、所述第三交汇点之间的距离相等。