[发明专利]一种单自由度旋转对称的可折展盒子结构

摘要

本发明公开了一种单自由度旋转对称的可折展盒子结构，包括十个面，依次为第一面、第二面、第三面、第四面、第五面、第六面、第七面、第八面、第九面、第十面；所述第一面和第二面相连作为可折展盒子结构的底并放置于中部，所述第三面、第四面、第五面、第六面、第七面、第八面、第九面、第十面置于所述第一面和第二面上方且首尾依次相连并与所述第一面和第二面组成的底面的四条边相连；本发明结构是过约束机构的组合，拥有较好的刚度，且可以完全折叠和展开，折叠时体积较小便于运输，按要求打开为工作状态时，工作空间较大；整个结构只具有一个自由度，运动控制简单；具有生产加工简单，运动控制方便，可靠性高等优点。

主权项

1.一种单自由度旋转对称的可折展盒子结构，其特征在于，包括十个面，依次为第一面、第二面、第三面、第四面、第五面、第六面、第七面、第八面、第九面、第十面；所述第一面和第二面相连作为可折展盒子结构的底并放置于中部，所述第三面、第四面、第五面、第六面、第七面、第八面、第九面、第十面置于所述第一面和第二面上方且首尾依次相连并与所述第一面和第二面组成的底面的四条边相连；所述第一面第一边与第二面第一边相邻并通过第一转动副相互连接，第一面能沿所述第一转动副轴线向盒子外方向转动直至与第二面重叠；所述第二面第三边与第三面第三边相邻并通过第二转动副相互连接，第二面能沿所述第二转动副轴线向盒子内方向转动直至与第三面重叠；所述第一面第二边与第五面第二边相邻并通过第三转动副相互连接，第一面能沿所述第三转动副轴线向盒子内方向转动直至与第五面重叠；所述第一面第三边与第七面第三边相邻并通过第四转动副相互连接，第一面能沿所述第四转动副轴线向盒子内方向转动直至与第七面重叠；所述第二面第二边与第九面第二边相邻并通过第五转动副相互连接，第二面能沿所述第五转动副轴线向盒子内方向转动直至与第九面重叠；所述第三面第一边与第四面第一边相邻并通过第六转动副相互连接，第三面能沿所述第六转动副轴线先向盒子内方向后向盒子外方向转动直至与第四面共面；所述第四面第三边与第五面第三边相邻并通过第七转动副相互连接，第四面能沿所述第七转动副轴线向盒子内方向转动直至与第五面重叠；所述第五面第一边与第六面第一边相邻并通过第八转动副相互连接，第五面能沿所述第八转动副轴线向盒子外方向转动直至与第六面重叠；所述第六面第二边与第七面第二边相邻并通过第九转动副相互连接，第六面能沿所述第九转动副轴线向盒子内方向转动直至与第七面重叠；所述第七面第一边与第八面第一边相邻并通过第十转动副相互连接，第七面能沿所述第十转动副轴线先向盒子内方向后向盒子外方向转动直至与第八面共面；所述第八面第三边与第九面第三边相邻并通过第十一转动副相互连接，第八面能沿所述第十一转动副轴线向盒子内方向转动直至与第九面重叠；所述第九面第一边与第十面第一边相邻并通过第十二转动副相互连接，第九面能沿所述第十二转动副轴线向盒子外方向转动直至与第十面重叠；所述第十面第二边与第三面第二边相邻并通过第十三转动副相互连接，第十面能沿所述第十三转动副轴线向盒子内方向转动直至与第三面重叠；所述第十面、第三面、第二面、第九面首尾依次由所述第十三转动副、第二转动副、第五转动副、第十二转动副相连构成第一球面四连杆机构，所述第一面、第二面、第三面、第四面、第五面首尾依次由所述第一转动副、第二转动副、第六转动副、第七转动副、第三转动副相连构成第一球面五连杆机构，所述第一面、第五面、第六面、第七面首尾依次由所述第三转动副、第八转动副、第九转动副、第四转动副相连构成第二球面四连杆机构，所述第九面、第二面、第一面、第七面、第八面首尾依次由所述第五转动副、第一转动副、第四转动副、第十转动副、第十一转动副相连构成第二球面五连杆机构；所述第一球面四连杆机构与第一球面五连杆机构共用所述的第二转动副，所述第一球面五连杆机构与第二球面四连杆机构共用所述的第三转动副，所述第二球面四连杆机构与第二球面五连杆机构共用所述的第四转动副，所述第二球面五连杆机构与第一球面四连杆机构共用所述的第五转动副，所述第一球面五连杆机构与第二球面五连杆机构共用所述的第一转动副；所述可折展盒子结构整体的折叠与展开围绕着垂直于盒子底面中心的基准轴进行；折叠时，所述第七面和第八面绕基准轴做顺时针旋转运动，所述第七面能沿所述第十转动副轴线先向盒子内方向后向盒子外方向转动直至与所述第八面共面，所述第七面和所述第八面共面后，空间结构变为为平面结构，随之，所述第七面和第八面组成平面结构的上表面；折叠时，所述第三面和第四面绕基准轴做顺时针旋转运动，所述第三面能沿所述第六转动副轴线先向盒子外方向后向盒子内方向转动直至与所述第四面共面，所述第三面与所述第四面共面后，空间结构变为为平面结构，随之，所述第三面和第四面组成平面结构的下表面；所述第三面与第七面、第四面与第八面、第五面与第九面、第六面与第十面的运动基于基准轴呈旋转对称关系；所述可折展盒子结构在完全折叠为平面的情况下，所有转动副轴线在同一平面上；所述可折展盒子结构在完全展开的情况下，形成一种四棱柱状无盖盒子结构；每个面的外轮廓线为直线、曲线或折线。