[发明专利]一种具有大折展比的平板结构

摘要

本发明涉及单自由度、大折展比的可折叠平板结构，公开了一种具有大折展比的平板结构，包含六个单元，并且各单元和运动副满足一系列对称关系及约束条件，从而构建出该可折叠平板结构。本发明能够实现折叠和展开两种状态，折叠时面积较小便于运输，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

1.一种具有大折展比的平板结构，其特征在于，包括六个能折叠的单元，分别为第一单元、第二单元、第三单元、第四单元、第五单元、第六单元；每个所述单元由七个面构成，分别为第一面、第二面、第三面、第四面、第五面、第六面、第七面；所述第一面为边长为a的正三角形，所述第一面的三条边分别为第一面第一边、第一面第二边、第一面第三边；所述第三面为边长为a且两条邻边所在直线夹角为60°的菱形，所述第三面的四条边分别为第三面第一边、第三面第二边、第三面第三边、第三面第四边，所述第三面第二边与所述第一面第一边相邻并通过第一转动副相互连接，所述第三面能沿所述第一转动副轴线向内或向外转动直至与所述第一面重叠，所述第三面第四边作为单元的第四连接边；所述第五面为四边形，所述第五面的四条边分别为第五面第一边、第五面第二边、第五面第三边、第五面第四边，所述第五面第四边与所述第一面第一边位于同一条直线上，所述第五面第一边边长和第五面第四边边长均为a，所述第五面第四边与相邻边第五面第一边的夹角为120°、与相邻边第五面第三边的夹角为60°，所述第五面第一边与相邻边第五面第二边的夹角称为第五面最小内角，所述第五面最小内角的数值范围为大于30°、小于60°，所述第五面第一边与所述第一面第二边相邻并通过第二转动副相连接，所述第五面能沿所述第二转动副向外或向内转动直至与所述第一面重叠；所述第七面为五边形，所述第七面的五条边分别为第七面第一边、第七面第二边、第七面第三边、第七面第四边、第七面第五边，所述第七面第一边边长、第七面第二边边长、第七面第五边边长均为a，所述第七面第一边与相邻边第七面第二边的夹角为60°、与相邻边第七面第五边的夹角为120°，所述第七面第五边与相邻边第七面第四边的夹角为120°，所述第七面第二边长和相邻边第七面第三边的夹角称为第七面最大内角，所述第七面最大内角与所述第五面最小内角之和为180°，所述第七面第二边长与所述第一面第三边长相邻并通过第三转动副相互连接，所述第七面能沿所述第三转动副轴线向外或向内转动直至与所述第一面重叠，所述第七面第五边作为单元的第一连接边；所述第二面为边长为a且两条邻边所在直线夹角为60°的菱形，所述第二面的四条边分别为第二面第一边、第二面第二边、第二面第三边，第二面第四边，所述第二面第三边与所述第七面第一边相邻并通过第四转动副相互连接，所述第二面能沿所述第四转动副轴线向内或向外转动直至与所述第七面重叠，所述第二面第四边与所述第三面第一边相邻并通过第五转动副相互连接，所述第二面能沿所述第五转动副轴线向内或向外转动直至与所述第三面重叠，所述第二面第二边作为单元的第二连接边；所述第四面为边长为a且两条邻边所在直线夹角为60°的菱形，所述第四面的四条边分别为第四面第一边、第四面第二边、第四面第三边，第四面第四边，所述第四面第一边与所述第三面第三边相邻并通过第六转动副相互连接，所述第三面能沿所述第六转动副轴线向外或向内转动直至与所述第四面重叠，所述第四面第二边与所述第五面第四边相邻并通过第七转动副相互连接，所述第四面能沿所述第七转动副轴线向外或向内转动直至与所述第五面重叠，所述第四面第四边作为单元的第三连接边；所述第六面为四边形，所述第六面的四条边分别为第六面第一边、第六面第二边、第六面第三边、第六面第四边，所述第六面第一边与相邻边第六面第四边的夹角为120°，所述第六面第二边与相邻边第六面第三边的夹角为120°，所述第六面第二边与所述第七面第四边位于同一条直线上，并且，所述第六面第二边边长与所述第七面第四边边长之和为a，所述第六面第三边与所述第五面第三边位于同一条直线上，并且，所述第六面第三边边长与所述第五面第三边边长之和为2a，所述第六面第四边与所述第五面第二边相邻并通过第八转动副相互连接，所述第五面能沿所述第八转动副轴线向内或向外转动直至与所述第六面重叠，所述第六面第一边与所述第七面第三边相邻并通过第九转动副相互连接，所述第六面能沿所述第九转动副轴线向外或向内转动直至与所述第七面重叠；所述第一单元与所述第二单元镜像对称，所述第一单元的第四连接边与所述第二单元的第四连接边相邻并通过第十转动副相互连接，所述第一单元的第三连接边与所述第二单元的第三连接边相邻并通过第十一转动副相互连接，构成子模块一，所述第一单元的第三面或所述第二单元的第三面能沿所述第十转动副轴线向外或向内转动，所述第一单元的第四面或所述第二单元的第四面能沿所述第十一转动副轴线向内或向外转动；所述第一单元的第一连接边和第二连接边分别作为所述子模块一的第一连接边和第二连接边，所述第二单元的第一连接边和第二连接边分别作为所述子模块一的第三连接边和第四连接边；所述第三单元与所述第四单元镜像对称，所述第三单元的第四连接边与所述第四单元的第四连接边相邻并通过第十二转动副相互连接，所述第三单元的第三连接边与所述第四单元的第三连接边相邻并通过第十三转动副相互连接，构成子模块二，所述第三单元的第三面或所述第四单元的第三面能沿所述第十二转动副轴线向外或向内转动，所述第三单元的第四面或所述第四单元的第四面能沿所述第十三转动副轴线向内或向外转动；所述第三单元的第一连接边和第二连接边分别作为所述子模块二的第一连接边和第二连接边，所述第四单元的第一连接边和第二连接边分别作为所述子模块二的第三连接边和第四连接边；所述第五单元与所述第六单元镜像对称，所述第五单元的第四连接边与所述第六单元的第四连接边相邻并通过第十四转动副相互连接，所述第五单元的第三连接边与所述第六单元的第三连接边相邻并通过第十五转动副相互连接，构成子模块三，所述第五单元的第三面或所述第六单元的第三面能沿所述第十四转动副轴线向外或向内转动，所述第五单元的第四面或所述第六单元的第四面能沿所述第十五转动副轴线向内或向外转动；所述第五单元的第一连接边和第二连接边分别作为所述子模块三的第一连接边和第二连接边，所述第六单元的第一连接边和第二连接边分别作为所述子模块三的第三连接边和第四连接边；所述子模块一的第三连接边与所述子模块二的第一连接边相邻并通过第十六转动副相互连接，所述子模块一的第四连接边与所述子模块二的第二连接边相邻并通过第十七转动副相互连接，所述子模块二的第三连接边与所述子模块三的第一连接边相邻并通过第十八转动副相互连接，所述子模块二的第四连接边与所述子模块三的第二连接边相邻并通过第十九转动副相互连接，所述子模块三的第三连接边与所述子模块一的第一连接边相邻并通过第二十转动副相互连接，所述子模块三的第四连接边与所述子模块一的第二连接边相邻并通过第二十一转动副相互连接，形成一个封闭的类环形面；所述子模块一的第二单元的第七面或所述子模块二的第三单元的第七面能沿所述第十六转动副轴线向内或向外转动，所述子模块一的第二单元的第二面或所述子模块二的第三单元的第二面能沿所述第十七转动副轴线向外或向内转动；所述子模块二的第四单元的第七面或所述子模块三的第五单元的第七面能沿所述第十八转动副轴线向内或向外转动，所述子模块二的第四单元的第二面或所述子模块三的第五单元的第二面能沿所述第十八转动副轴线向外或向内转动；所述子模块三的第六单元的第七面或所述子模块一的第一单元的第七面能沿所述第二十转动副轴线向内或向外转动，所述子模块三的第六单元的第二面或所述子模块一的第一单元的第二面能沿所述第二十一转动副轴线向外或向内转动。