[发明专利]可折叠多面体结构

摘要

本发明公开了一种单自由度、大折展比的可折叠多面体结构，包括八个折叠单元和三个相互垂直的对称平面，八个折叠单元以每四个为一组分为两组，每组的四个折叠单元之间通过转动副首尾连接，两组的四对折叠单元通过球副或链接机构一一对应连接，并且折叠单元和运动副关于三个对称平面满足一系列对称关系及约束条件，从而构建出可折叠为八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

一种可折叠多面体结构，其特征在于，包括八个完全相同的折叠单元，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、第七折叠单元、第八折叠单元；每个所述折叠单元均在同样的位置处设置有三个不在同一直线上的连接位置，分别为第一连接位置、第二连接位置和第三连接位置；该可折叠多面体结构存在三个相互垂直的对称平面，分别为第一对称平面、第二对称平面和第三对称平面；所述第一折叠单元的第二连接位置与所述第二折叠单元的第一连接位置通过第一转动副连接，所述第二折叠单元的第二连接位置与所述第三折叠单元的第一连接位置通过第二转动副连接，所述第三折叠单元的第二连接位置与所述第四折叠单元的第一连接位置通过第三转动副连接，所述第四折叠单元的第二连接位置与所述第一折叠单元的第一连接位置通过第四转动副连接；所述第五折叠单元的第二连接位置与所述第六折叠单元的第一连接位置通过第五转动副连接，所述第六折叠单元的第二连接位置与所述第七折叠单元的第一连接位置通过第六转动副连接，所述第七折叠单元的第二连接位置与所述第八折叠单元的第一连接位置通过第七转动副连接，所述第八折叠单元的第二连接位置与所述第五折叠单元的第一连接位置通过第八转动副连接；所述第一折叠单元的第三连接位置与所述第五折叠单元的第三连接位置通过第一球副连接，所述第二折叠单元的第三连接位置与所述第六折叠单元的第三连接位置通过第二球副连接，所述第三折叠单元的第三连接位置与所述第七折叠单元的第三连接位置通过第三球副连接，所述第四折叠单元的第三连接位置与所述第八折叠单元的第三连接位置通过第四球副连接，所述第一球副、第二球副、第三球副和第四球副的中心均在所述第三对称平面内；所述第一折叠单元与所述第二折叠单元、所述第三折叠单元与所述第四折叠单元、所述第五折叠单元与所述第六折叠单元、所述第七折叠单元与所述第八折叠单元分别关于所述第一对称平面对称；所述第一折叠单元与所述第四折叠单元、所述第二折叠单元与所述第三折叠单元、所述第五折叠单元与所述第八折叠单元、所述第六折叠单元与所述第七折叠单元分别关于所述第二对称平面对称；所述第一折叠单元与所述第五折叠单元、所述第二折叠单元与所述第六折叠单元、所述第三折叠单元与所述第七折叠单元、所述第四折叠单元与所述第八折叠单元分别关于所述第三对称平面对称；所述第一转动副、所述第三转动副、所述第五转动副和所述第七转动副的轴线均在所述第一对称平面内，所述第二转动副、所述第四转动副、所述第六转动副和所述第八转动副的轴线均在所述第二对称平面内；所述第一转动副的轴线与所述第五转动副的轴线、所述第二转动副的轴线与所述第六转动副的轴线、所述第三转动副的轴线与所述第七转动副的轴线、所述第四转动副的轴线与所述第八转动副的轴线分别关于所述第三对称平面对称；所述第二转动副的轴线与所述第四转动副的轴线、所述第六转动副的轴线与所述第八转动副的轴线分别关于所述第一对称平面对称；所述第一转动副的轴线与所述第三转动副的轴线、所述第五转动副的轴线与所述第七转动副的轴线分别关于所述第二对称平面对称。