[发明专利]可折展四面体结构

摘要

本发明涉及单自由度、大折展比的可折展多面体结构，公开了一种可折展四面体结构，包括四个折叠单元、六个杆单元和一个对称轴线，四个折叠单元上的连接位置分别与六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四面体结构的八面体结构。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

1.一种可折展四面体结构，其特征在于，包括四个折叠单元、六个杆单元和一个对称轴线；每个折叠单元均设置有三个不在同一直线上的连接位置，分别称为其第一连接位置、第二连接位置和第三连接位置；每个杆单元两端分别设置有连接位置，分别称为其第一连接位置和第二连接位置；四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，其中第一折叠单元、第二折叠单元、第三折叠单元的结构完全相同；第一折叠单元、第二折叠单元、第三折叠单元各自的三个连接位置两两相连可构成等腰三角形，且其第一连接位置与第二连接位置之间的距离和第一连接位置与第三连接位置之间的距离相等；第四折叠单元的三个连接位置两两相连可构成等边三角形；六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，其中第一杆单元、第二杆单元、第三杆单元的结构完全相同，第一杆单元、第二杆单元、第三杆单元各自的两个连接位置之间距离与所述等腰三角形的腰长相等；第四杆单元、第五杆单元、第六杆单元的结构完全相同；第四杆单元、第五杆单元、第六杆单元各自的两个连接位置之间距离与所述等腰三角形的底长相等，且与所述等边三角形的边长相等；所述的第一折叠单元的第一连接位置与所述的第一杆单元的第一连接位置通过第一转动副连接；所述的第一杆单元的第二连接位置与所述的第二折叠单元的第二连接位置通过第二转动副连接；所述的第二折叠单元的第一连接位置与所述的第二杆单元的第一连接位置通过第三转动副连接；所述的第二杆单元的第二连接位置与所述的第三折叠单元的第二连接位置通过第四转动副连接；所述的第三折叠单元的第一连接位置与所述的第三杆单元的第一连接位置通过第五转动副连接；所述的第三杆单元的第二连接位置与所述的第一折叠单元的第二连接位置通过第六转动副连接；所述的第一折叠单元的第三连接位置与所述的第四杆单元的第一连接位置通过第一球副连接；所述的第二折叠单元的第三连接位置与所述的第五杆单元的第一连接位置通过第二球副连接；所述的第三折叠单元的第三连接位置与所述的第六杆单元的第一连接位置通过第三球副连接；所述的第四折叠单元的第一连接位置与所述的第四杆单元的第二连接位置通过第七转动副连接；所述的第四折叠单元的第二连接位置与所述的第五杆单元的第二连接位置通过第八转动副连接；所述的第四折叠单元的第三连接位置与所述的第六杆单元的第二连接位置通过第九转动副连接；所述的第一折叠单元、所述的第二折叠单元和所述的第三折叠单元关于所述对称轴线三重对称；所述的第一杆单元、所述的第二杆单元和所述的第三杆单元关于所述对称轴线三重对称，第四杆单元、第五杆单元、第六杆单元关于所述对称轴线三重对称；所述的第一转动副、所述的第三转动副和所述的第五转动副关于所述对称轴线三重对称；所述的第二转动副、所述的第四转动副和所述的第六转动副关于所述对称轴线三重对称；所述的第七转动副、所述的第八转动副和所述的第九转动副关于所述对称轴线三重对称；所述的第一球副、所述的第二球副和所述的第三球副关于所述对称轴线三重对称；所述的第一转动副、所述的第三转动副、所述的第五转动副、所述的第七转动副、所述的第八转动副和所述的第九转动副的轴线与所述对称轴线汇交于一点；所述的第二转动副、所述的第四转动副和所述的第六转动副与所述对称轴线汇交于一点。