[发明专利]一种力学折叠单元结构、可编程力学结构及时序编程方法

说明书

本发明实施例公开了一种力学折叠单元结构、可编程力学结构，包括第一至第四四边形单元以及第一、第二平行四边形单元，所述第一四边形单元与所述第二四边形单元的侧边相互转动连接，所述第一四边形单元与所述第二四边形单元的下边分别与所述第一、第二平行四边形单元的上边相互转动连接，所述第一、第二平行四边形单元的下边分别与所述第三、第四四边形单元的上边转动连接，所述第三、第四四边形单元的侧边转动连接，所述第一、第二平行四边形单元的侧边之间连接有形状记忆合金片。本发明实施例还公开了应用于上述结构的时序编程方法。本发明可用于机械超材料，在航空航天中的主动可展开材料、植入式医疗机器人、智能民用材料和智能玩具等领域具有应用前景。

技术领域

本发明涉及一种力学结构，尤其涉及一种力学折叠单元结构、可编程力学结构及时序编程方法。

背景技术

在现有技术中，传统的结构只能产生拉力或是推力，不能兼具两种力的产生，具体而言，传统的基于纤维的人造肌肉只能产生拉力，不能产生推力，且不能根据应用需要自由编程其力学性能，使其在结构上无法按编程实现所需的结构性能，在应用上存在较大的局限性。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种力学折叠单元结构、可编程力学结构及时序编程方法。该结构可实现拉力或推力，并具有可编程的力学性能。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种力学折叠单元结构，为左右对称结构且包括第一至第四四边形单元以及第一、第二平行四边形单元，所述第一四边形单元与所述第二四边形单元的侧边相互转动连接，所述第一四边形单元与所述第二四边形单元的下边分别与所述第一、第二平行四边形单元的上边相互转动连接，所述第一、第二平行四边形单元的下边分别与所述第三、第四四边形单元的上边转动连接，所述第三、第四四边形单元的侧边转动连接，所述第一、第二平行四边形单元的侧边之间连接有形状记忆合金片。

其中，所述第一、第二平行四边形单元的侧边均设置有插槽，所述形状记忆合金片固定插设于所述插槽中。

其中，各所述转动连接是通过铰链形成。

其中，所述铰链包括一转轴与勾槽，所述转轴转动位于所述勾槽中。

其中，所述第一至第四四边形单元的主体为正方体结构。

本发明还提供了一种具有可编程力学性能的结构，包括若干个上述的力学折叠单元结构，若干个所述力学折叠单元结构之间的相临边之间相互铰接。

其中，若干个所述力学折叠单元结构以所述形状记忆合金片安装为同向或异向方向进行结构编程组合。金属片正面与反面类似于计算机编程里面的0和1，通过多个不同安装方向金属片形成的组合，使得设计的结构具有不同的力学性能，实现了结构整体力学性能的结构编程。

本发明还提供了一种具有可编程力学性能结构的时序编程方法，按时序编程的热控制信号施加于结构中的每个所述力学折叠单元结构的形状记忆合金片，使得结构具有不同的力学性能，实现了结构整体力学性能的时序编程。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明既能产生拉力又能产生推力，同时具有结构编程和时序编程力学特性，提高了结构的多功能与灵活性。本发明可用于驱动折纸和剪纸启发的机械超材料，在航空航天中的主动可展开材料、植入式医疗机器人、智能民用材料和智能玩具等领域具有应用前景。

附图说明

图1是本发明的折叠单元结构及平面展开的示意图；

图2是不同设计角的折叠单元结构的力学模型；

图3是本发明不同折叠角的折叠单元结构示意图；

图4是本发明的铰链的结构示意图；

图5是本发明不同设计角的结构产生预期变形的示意图；