[发明专利]可折叠成直线的空间棱柱型可展单元机构构型综合方法

权利要求书

1.可折叠成直线的空间棱柱型可展单元机构构型综合方法，它包括：

1)、根据铰接桁架体系的稳定性判定准则，建立空间棱柱型可展单元机构的静定桁架结构及其邻接矩阵；求解出来的单元机构的静定图谱需要满足如下的所有条件：

静定桁架图谱性质：

第一、每个顶点的度i的范围：v-1≥i≥α，(α＝1、2或3)；

第二、若图谱多于α+1个顶点，则当i、j两行都有α个非0元素时，i行j列的元素不能为非0元素；

第三、图谱中应该至少有一个圈，在这个圈中顶点数等于边数；

第四、顶点数v和边数e满足e≥αv-β，α为机构的静定桁架图谱维数，β为自由度数，结构静定时取等号，超静定时取大于号，对于空间结构α＝3,β＝6；平面结构α＝2,β＝3；线结构α＝1,β＝1；

第五、静定桁架图谱所有定点均居于外圈上；

2)、采用胚图插点法，以静定桁架图谱为胚图，在适当的位置插入一定数量的二度点；

其特征在于：将某些固定长度的杆转换为可变长度的杆，静定桁架结构转化为空间可展单元机构，将划分平面的概念对应到邻接矩阵的元素上，形成的静定四棱柱结构应该满足如下所示的所有条件：

第一、(1)图谱中的点划分在两个平面内，划分两个平面内的顶点数必须相同，(2)同一个平面内的顶点在图谱上必须首尾依次相连构成一个封闭环，若满足此规则的划分方法有多种，可以任取其一；(3)组成静定棱柱结构时，上下平面内数字的排序要满足静定桁架图谱中的连接关系；(4)同一个平面中可构成封闭环的4个点中，连接数最少的2个点与另一个平面中相连接的点不能是同一个点；(5)划分在同一个平面的4个点所连接的点必须至少有一个是另一平面中的点；

第二、平面内连线对应的加权邻接矩阵元素为2，平面之间连线为3；每根线只可插入一个节点变成可变长度杆，可变长度杆对应的加权邻接矩阵元素为原来的2倍，加权邻接矩阵满足静定桁架邻接矩阵的所有性质；

第三、可折叠杆满足：n_z≥n-τv+γ，其中，n_z为可折叠杆数目；n为总杆数；v为总顶点数；折叠态为平面时τ＝2，γ＝3；折叠态为线时τ＝1，γ＝1；

第四、折叠态仍为静定桁架，其图谱应满足第1)步的所有条件；

第五、折叠态的静定桁架图谱中不能有封闭三角形存在；

3)、按照步骤1)的静定桁架图谱性质和步骤2)的可展开单元机构图谱性质中的条件进行折叠态静定桁架图谱的综合，对综合出来的可展单元机构进行同构判别，剔除构型重合的构型，得出不重构的空间棱柱型可展单元机构；

得到的空间棱柱型可展单元机构为含有18个杆件的静定四棱柱结构，其中：所述静定四棱柱结构的上面由第一杆件(AB)、第二杆件(BC)、第三杆件(CD)、第四杆件(DA)以及第五杆件(AC)限定，所述第五杆件(AC)连接所述第一杆件(AB)与第四杆件(DA)之间的连接部(A)和第二杆件(BC)与第三杆件(CD)之间的连接部(C)，其中，所述第二杆件(BC)和第四杆件(DA)为固定长度杆件，所述第一杆件(AB)、第三杆件(CD)和第五杆件(AC)均为可变长度杆件；

所述静定四棱柱结构的下面由第六杆件(HG)、第七杆件(GF)、第八杆件(FE)、第九杆件(EH)以及第十杆件(GE)限定，所述第十杆件(GE)连接所述第六杆件(HG)与第七杆件(GF)之间的连接部(G)和第八杆件(FE)与第九杆件(EH)之间的连接部(E)，其中，所述第六杆件(HG)和第十杆件(GE)为固定长度杆件，所述第七杆件(GF)、第八杆件(FE)和第九杆件(EH)均为可变长度杆件；

所述静定四棱柱结构的左面由所述第一杆件(AB)、所述第六杆件(HG)以及第十一杆件(AH)、第十二杆件(GB)和第十三杆件(GA)限定，所述第十一杆件(AH)和所述第十二杆件(GB)连接所述第一杆件(AB)和所述第六杆件(HG)的对应端部并且相互平行，所述第十三杆件(GA)连接所述第六杆件(HG)与第十二杆件(GB)之间的连接部(G)和第一杆件(AB)与第十一杆件(AH)之间的连接部(A)，其中，所述第十一杆件(AH)为固定长度杆件，所述第十二杆件(GB)和第十三杆件(GA)均为可变长度杆件；

所述静定四棱柱结构的右面由所述第三杆件(CD)、所述第八杆件(FE)、第十四杆件(DE)、第十五杆件(FC)和第十六杆件(EC)限定，所述第十四杆件(DE)和所述第十五杆件(FC)连接所述第三杆件(CD)和所述第八杆件(FE)的对应端部并且相互平行，所述第十六杆件(EC)连接所述第三杆件(CD)与第十五杆件(FC)之间的连接部(C)和第八杆件(FE)与第十四杆件(DE)之间的连接部(E)，其中，所述第十五杆件(FC)为固定长度杆件，所述第十四杆件(DE)和第十六杆件(EC)均为可变长度杆件；

所述静定四棱柱结构的前面由所述第四杆件(DA)、所述第十一杆件(AH)、所述第九杆件(EH)、所述第十四杆件(DE)以及第十七杆件(AE)限定，所述第十七杆件(AE)连接所述第四杆件(DA)与第十一杆件(AH)之间的连接部(A)和第十四杆件(DE)与第九杆件(EH)之间的连接部(E)，所述第十七杆件(AE)为固定长度杆件；

并且，所述静定四棱柱结构的后面由所述第二杆件(BC)、所述第十五杆件(FC)、所述第七杆件(GF)、所述第十二杆件(GB)以及第十八杆件(GC)限定，所述第十八杆件(GC)连接所述第七杆件(GF)与所述第十二杆件(GB)之间的连接部(G)和所述第二杆件(BC)与所述第十五杆件(FC)之间的连接部(C)，所述第十八杆件(GC)为可变长度杆件。