[发明专利]一种基于折纸工艺与增材制造技术结合的新型立体书

说明书

本发明公开了一种基于折纸工艺与增材制造技术结合的新型立体书，包括封面、活动书页、各种用于呈现机械工程学科经典机构和现代机构案例的立体模型以及封底等，立体模型的部分零部件通过增材制造技术由柔性材料制成，部分零部件由纸件制成。立体模型通过柔性材料配合折纸工艺，尤其利用了柔性材料零部件的柔性铰链、柔性凹槽等结构的物理特性，实现了涉及绳驱动、材料折叠压缩以及机构运动组合等特征变形的模型一体化构造的制作方法，能够大幅减少本发明的总体质量和总体尺度，尤其厚度尺度，立体模型包括变节距齿轮汽车转向机构模型、绳驱动连续体机器人模型以及水面清洁折叠环保船模型等，均具有可折叠、可压缩、自回复、组件可回收特点。

技术领域

本发明属于教具领域，具体涉及一种基于折纸工艺与增材制造技术结合的新型立体书。

背景技术

目前，对于工科教学所面临的机遇和挑战，尤其近期新冠疫情引发对线上教学的严峻考验，采取以互联网辅以半物理和物理模型教具展示的线上示教方式越来越成为实现非现场授课的一种有效的解决方案。

对于大多数受学者来说，机械原理等工科学科所涉及的知识抽象，在没有具体的事例演示下进行理解并掌握是比较困难的，现有的机械教学课程主要采用PPT演示辅以机械模型展示。

机械模型因为体积大、构成零部件数量多、不易携带，因此造成的上课准备工作非常繁琐，且一些复杂机构的实体模型需进行拆装，不适合频繁搬运及展示；单纯的PPT演示又使得教学不够生动，与实际机构观感和触感脱节。而现有立体书因为形成模型的纸件仅能折叠或是展开，以至于不能动态的体现机械零件间的相互运动关系，导致现有的立体书对机械原理机构及现代机构的案例不能进行生动的展示，从而大大降低示教的效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于折纸工艺与增材制造技术结合的新型立体书，采用功能辅助件表示现代机构的案例中的相关功能运动件，克服了以往的立体书仅对片状预设件进行拖、掀使得预设件进行折叠或展开来模拟各种模型的这一方式的技术偏见，从而能够通过立体书动态地体现机械零件间的相互运动关系，对机械原理机构及现代机构的案例进行生动的展示，进而大大提高了示教的效果，使得学生更加有沉浸感，教师上课准备工作更有趣、更具个性化和探索性，教与学互相促动，生动而极具现实意义，而且通过柔性材料配合折纸工艺，尤其利用了柔性材料零部件的柔性铰链、柔性凹槽等结构的物理特性，实现了涉及绳驱动、材料折叠压缩以及机构运动组合等特征变形的模型一体化构造的制作方法，从而能够大幅减少本发明总体质量和总体尺度，尤其厚度尺度。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案为：