申请/专利权人：福州大学

申请日：2023-12-20

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN117895240A

主分类号：H01Q15/16

分类号：H01Q15/16;H01Q1/08;H01Q3/02

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.03#实质审查的生效;2024.04.16#公开

摘要：本发明提供了一种具有大折展比的单自由度折展抛物面状结构，包含三个相同的能折叠的子单元和连接子单元的辅板。子单元包含A、B、C，连接子单元的辅板包含子单元AB之间的AB1、AB2，子单元BC之间的BC1、BC2。每个子单元由十四个折叠单元构成。本发明考虑到不同应用场景的需要，给出了抛物工作面不光滑和光滑两种方案，抛物工作面不光滑的机构因为板面较平在折叠后的类棱柱体积较小，光滑面可以用于对工作面型面精度要求较高的应用场景。二者均具有单自由度特性，折叠状态、折展中状态和展开状态均能保持稳定。在本发明的另一个方面中，它制作和安装简单，使用和运输便利。

主权项：1.一种具有大折展比的单自由度折展抛物面状结构，其特征在于：包含三个相同的能折叠的子单元和连接子单元的辅板；子单元包含第一子单元A、第二子单元B、第三子单元C，连接子单元的辅板包含第一子单元A以及第二子单元B之间的辅板AB1、辅板AB2，第二子单元B以及第三子单元C之间的辅板BC1、辅板BC2；每个子单元由十四个折叠单元构成；第一子单元A中包含折叠单元A1、折叠单元A2、折叠单元A3、折叠单元A4、折叠单元A5、折叠单元A6、折叠单元A7、折叠单元A8、折叠单元A9、折叠单元A10、折叠单元A11、折叠单元A12、折叠单元AC、折叠单元AD，其中折叠单元A1、折叠单元A2、折叠单元A3分别和折叠单元A7、折叠单元A8、折叠单元A9完全相同，折叠单元A4、折叠单元A5、折叠单元A6分别和折叠单元A10、折叠单元A11、折叠单元A12完全相同，折叠单元A1、折叠单元A2、折叠单元A3分别和折叠单元A4、折叠单元A5、折叠单元A6镜面对称，折叠单元A4、折叠单元A5、折叠单元A6分别和折叠单元A7、折叠单元A8、折叠单元A9镜面对称，折叠单元A7、折叠单元A8、折叠单元A9分别和折叠单元A10、折叠单元A11、折叠单元A12镜面对称，在折叠单元A6和折叠单元A9连接的转动副之间增加辅板AC和辅板AD；第二子单元B中包含折叠单元B1、折叠单元B2、折叠单元B3、折叠单元B4、折叠单元B5、折叠单元B6、折叠单元B7、折叠单元B8、折叠单元B9、折叠单元B10、折叠单元B11、折叠单元B12、折叠单元BC、折叠单元BD，其中折叠单元B1、折叠单元B2、折叠单元B3分别和折叠单元B7、折叠单元B8、折叠单元B9完全相同，折叠单元B4、折叠单元B5、折叠单元B6分别和折叠单元B10、折叠单元B11、折叠单元B12完全相同，折叠单元B1、折叠单元B2、折叠单元B3分别和折叠单元B4、折叠单元B5、折叠单元B6镜面对称，折叠单元B4、折叠单元B5、折叠单元B6分别和折叠单元B7、折叠单元B8、折叠单元B9镜面对称，折叠单元B7、折叠单元B8、折叠单元B9分别和折叠单元B10、折叠单元B11、折叠单元B12镜面对称，在折叠单元B6和折叠单元B9连接的转动副之间增加辅板BC和辅板BD；第三子单元C中包含折叠单元C1、折叠单元C2、折叠单元C3、折叠单元C4、折叠单元C5、折叠单元C6、折叠单元C7、折叠单元C8、折叠单元C9、折叠单元C10、折叠单元C11、折叠单元C12、折叠单元CC、折叠单元CD，其中折叠单元C1、折叠单元C2、折叠单元C3分别和折叠单元C7、折叠单元C8、折叠单元C9完全相同，折叠单元C4、折叠单元C5、折叠单元C6分别和折叠单元C10、折叠单元C11、折叠单元C12完全相同，折叠单元C1、折叠单元C2、折叠单元C3分别和折叠单元C4、折叠单元C5、折叠单元C6镜面对称，折叠单元C4、折叠单元C5、折叠单元C6分别和折叠单元C7、折叠单元C8、折叠单元C9镜面对称，折叠单元C7、折叠单元C8、折叠单元C9分别和折叠单元C10、折叠单元C11、折叠单元C12镜面对称，在折叠单元C6和折叠单元C9连接的转动副之间增加辅板CC和辅板CD；其中，辅板AB1、辅板AB2连接在折叠单元折叠单元A3和折叠单元B12之间，辅板BC1、辅板BC2连接在折叠单元B3和折叠单元C12之间；可展机构的内凹面称为正面，外凸面称为背面；所有板块的正面折痕顶点均位于同一抛物面上，反面折痕顶点也位于同一抛物面上；除了辅板，所有折叠单元的拉伸方向和抛物面的中轴线平行；在第一子单元A中，所述折叠单元A1的基本形状为一第一扭角的三角形，第一扭角一般小于90°，三角形同一面的三边位于同一平面上；所述折叠单元A1正面的三条边分别为折叠单元A1正面第一边、折叠单元A1正面第二边、折叠单元A1正面第三边，所述折叠单元A1反面的三条边分别为折叠单元A1反面第一边、折叠单元A1反面第二边、折叠单元A1反面第三边；所述折叠单元A2的基本形状为一四边形，其和折叠单元A1的第一扭角相邻的是第二扭角，所述第二内角大于90°且小于180°，四边形另一大于90°小于180°的第三扭角，四边形同一面的四边不位于同一平面上；所述折叠单元A2正面的四条边分别为折叠单元A2正面第一边、折叠单元A2正面第二边、折叠单元A2正面第三边、折叠单元A2正面第四边，所述折叠单元A2反面的四条边分别为折叠单元A2反面第一边、折叠单元A2反面第二边、折叠单元A2反面第三边、折叠单元A2反面第四边；所述折叠单元A2正面第三边和所述折叠单元A1正面第一边相邻并通过第一子单元A第一转动副相互连接，所述折叠单元A2能沿着所述第一子单元A第一转动副轴线向内或者向外转动直至与所述折叠单元A1的某一面接触；所述折叠单元A3的基本形状为一三边形，其和折叠单元A2的第三扭角相邻的内角为第四扭角，所述第四扭角小于90°，三角形同一面的三边位于同一平面上；所述折叠单元A3正面的三条边分别为折叠单元A3正面第一边、折叠单元A3正面第二边、折叠单元A3正面第三边，所述折叠单元A3反面的三条边分别为折叠单元A3反面第一边、折叠单元A3反面第二边、折叠单元A3反面第三边；所述折叠单元A3正面第三边和所述折叠单元A2正面第一边相邻并通过第一子单元A第二转动副相互连接，所述折叠单元A3能沿着所述第一子单元A第二转动副轴线向内或者向外转动直至与所述折叠单元A2的某一面接触；所述折叠单元A4与所述折叠单元A1镜面对称；所述折叠单元A4正面的三条边分别为折叠单元A4正面第一边、折叠单元A4正面第二边、折叠单元A4正面第三边，所述折叠单元A4反面的三条边分别为折叠单元A4反面第一边、折叠单元A4反面第二边、折叠单元A4反面第三边；所述折叠单元A4反面第二边和所述折叠单元A1反面第二边相邻并通过第一子单元A第三转动副相互连接，所述折叠单元A4能沿着所述第一子单元A第三转动副轴线向内或者向外转动直至与所述折叠单元A1的某一面接触；所述折叠单元A5与所述折叠单元A2镜面对称；所述折叠单元A5正面的四条边分别为折叠单元A5正面第一边、折叠单元A5正面第二边、折叠单元A5正面第三边、折叠单元A5正面第四边，所述折叠单元A5反面的四条边分别为折叠单元A5反面第一边、折叠单元A5反面第二边、折叠单元A5反面第三边、折叠单元A5反面第四边；所述折叠单元A5正面第三边和所述折叠单元A4正面第一边相邻并通过第一子单元A第四转动副相互连接，所述折叠单元A5能沿着所述第一子单元A第四转动副轴线向内或者向外转动直至与所述折叠单元A4的某一面接触；所述折叠单元A6与所述折叠单元A3镜面对称；所述折叠单元A6正面的三条边分别为折叠单元A6正面第一边、折叠单元A6正面第二边、折叠单元A6正面第三边，所述折叠单元A6反面的三条边分别为折叠单元A6反面第一边、折叠单元A6反面第二边、折叠单元A6反面第三边；所述折叠单元A6正面第三边和所述折叠单元A5正面第一边相邻并通过第一子单元A第五转动副相互连接，所述折叠单元A6能沿着所述第一子单元A第五转动副轴线向内或者向外转动直至与所述折叠单元A5的某一面接触，所述折叠单元A6反面第二边和所述折叠单元A3反面第二边相邻并通过第一子单元A第六转动副相互连接，所述折叠单元A6能沿着所述第一子单元A第六转动副轴线向内或者向外转动直至与所述折叠单元A3的某一面接触；所述第一子单元A第一转动副、第一子单元A第二转动副、第一子单元A第三转动副、第一子单元A第四转动副、第一子单元A第五转动副、第一子单元A第六转动副共同构成空间面对称六杆机构；所述折叠单元A7与所述折叠单元A1完全相同；其各边位置与所述折叠单元A1位置一致；所述折叠单元A8与所述折叠单元A2完全相同；其各边位置与所述折叠单元A2位置一致；所述折叠单元A8正面第三边和所述折叠单元A7正面第一边相邻并通过第一子单元A第七转动副相互连接，所述折叠单元A8能沿着所述第一子单元A第七转动副轴线向内或者向外转动直至与所述折叠单元A7的某一面接触，所述折叠单元A8反面第四边和所述折叠单元A5反面第四边相邻并通过第一子单元A第八转动副相互连接，所述折叠单元A8能沿着所述第一子单元A第八转动副轴线向内或者向外转动直至与所述折叠单元A5的某一面接触；所述折叠单元A9与所述折叠单元A3完全相同；其各边位置与所述折叠单元A3位置一致；所述折叠单元A9正面第三边和所述折叠单元A8正面第一边相邻并通过第一子单元A第九转动副相互连接，所述折叠单元A9能沿着所述第一子单元A第九转动副轴线向内或者向外转动直至与所述折叠单元A8的某一面接触；所述辅板AC的基本形状为一等边直角三棱柱，所述辅板AC的侧面三条边分别为侧面第一边、侧面第二边、侧面第三边；所述辅板AC侧面第三边和所述折叠单元A6反面第一边相邻并通过第一子单元A第十转动副相互连接，所述辅板AC能沿着所述第一子单元A第十转动副轴线向内或者向外转动直至与所述折叠单元A6的某一面接触；所述辅板AD和辅板AC完全相同，下述辅板AB1、AB2、BC1、BC2也一样；所述辅板AD侧面第一边和所述辅板AC侧面第一边相邻并通过第一子单元A第十一转动副相互连接，所述辅板AD能沿着所述第一子单元A第十一转动副轴线向内或者向外转动直至与所述辅板AC的某一面接触；所述辅板AD侧面第三边和所述折叠单元A9反面第一边相邻并通过第一子单元A第十二转动副相互连接，所述辅板AD能沿着所述第一子单元A第十二转动副轴线向内或者向外转动直至与所述折叠单元A9的某一面接触；所述第一子单元A第五转动副、第一子单元A第八转动副、第一子单元A第九转动副、第一子单元A第十转动副、第一子单元A第十一转动副、第一子单元A第十二转动副共同构成空间面对称六杆机构；所述折叠单元A10与所述折叠单元A4完全相同；其各边位置与所述折叠单元A4位置一致；所述折叠单元A10反面第二边和所述折叠单元A7反面第二边相邻并通过第一子单元A第十三转动副相互连接，所述折叠单元A10能沿着所述第一子单元A第十三转动副轴线向内或者向外转动直至与所述折叠单元A7的某一面接触；所述折叠单元A11与所述折叠单元A5完全相同；其各边位置与所述折叠单元A5位置一致；所述折叠单元A11正面第三边和所述折叠单元A10正面第一边相邻并通过第一子单元A第十四转动副相互连接，所述折叠单元A11能沿着所述第一子单元A第十四转动副轴线向内或者向外转动直至与所述折叠单元A10的某一面接触；所述折叠单元A12与所述折叠单元A6完全相同；其各边位置与所述折叠单元A6位置一致；所述折叠单元A12正面第三边和所述折叠单元A11正面第一边相邻并通过第一子单元A第十五转动副相互连接，所述折叠单元A12能沿着所述第一子单元A第十五转动副轴线向内或者向外转动直至与所述折叠单元A11的某一面接触；所述折叠单元A12反面第二边和所述折叠单元A9反面第二边相邻并通过第一子单元A第十六转动副相互连接，所述折叠单元A12能沿着所述第一子单元A第十六转动副轴线向内或者向外转动直至与所述折叠单元A9的某一面接触；所述第一子单元A第七转动副、第一子单元A第九转动副、第一子单元A第十三转动副、第一子单元A第十四转动副、第一子单元A第十五转动副、第一子单元A第十六转动副共同构成了空间面对称六杆机构，与所述第一子单元A第一转动副、第一子单元A第二转动副、第一子单元A第三转动副、第一子单元A第四转动副、第一子单元A第五转动副、第一子单元A第六转动副共同构成的空间面对称六杆机构相同；所述第一子单元A、第二子单元B、第三子单元C所包含的各折叠单元命名方式相同，同是“子单元字母+折叠单元序号”，各折叠单元各条边的命名方式和位置完全相同，各折叠单元间的连接方式相同；所述第二子单元B的折叠单元B11反面第四边和第一子单元A的折叠单元A2反面第四边相邻并通过第一转动副相互连接，所述第二子单元B的折叠单元B11能沿着所述第一转动副轴线向内或向外转动直至与所述第一子单元A的折叠单元A2的某一面接触；所述辅板AB1侧面第三边和所述折叠单元B12反面第一边相邻并通过第二转动副相互连接，所述辅板AB1能沿着所述第二转动副轴线向内或者向外转动直至与所述折叠单元B12的某一面接触；所述辅板AB2侧面第一边和所述辅板AB1侧面第一边相邻并通过第三转动副相互连接，所述辅板AB2能沿着所述第三转动副轴线向内或者向外转动直至与所述辅板AB1的某一面接触；所述辅板AB2侧面第三边和所述折叠单元A3反面第一边相邻并通过第四转动副相互连接，所述辅板AB2能沿着所述第四转动副轴线向内或者向外转动直至与所述折叠单元A3的某一面接触；所述第一子单元A第二转动副、第二子单元B第十五转动副、第一转动副、第二转动副、第三转动副、第四转动副共同构成空间面对称六杆机构，与所述第一子单元A第五转动副、第一子单元A第八转动副、第一子单元A第九转动副、第一子单元A第十转动副、第一子单元A第十一转动副、第一子单元A第十二转动副共同构成的空间面对称六杆机构相同；所述第三子单元C的C11反面第四边和第二子单元B的折叠单元B2反面第四边相邻并通过第五转动副相互连接，所述第三子单元C的C11能沿着所述第五转动副轴线向内或向外转动直至与所述第二子单元B的折叠单元B2的某一面接触；所述辅板BC1侧面第三边和所述C12反面第一边相邻并通过第六转动副相互连接，所述辅板BC1能沿着所述第六转动副轴线向内或者向外转动直至与所述C12的某一面接触；所述辅板BC2侧面第一边和所述辅板BC1侧面第一边相邻并通过第七转动副相互连接，所述辅板BC2能沿着所述第七转动副轴线向内或者向外转动直至与所述辅板BC1的某一面接触；所述辅板BC2侧面第三边和所述B3反面第一边相邻并通过第八转动副相互连接，所述辅板BC2能沿着所述第八转动副轴线向内或者向外转动直至与所述B3的某一面接触；所述第二子单元B第二转动副、第三子单元C第十五转动副、第五转动副、第六转动副、第七转动副、第八转动副共同构成了空间面对称六杆机构，与所述第一子单元A第五转动副、第一子单元A第八转动副、第一子单元A第九转动副、第一子单元A第十转动副、第一子单元A第十一转动副、第一子单元A第十二转动副共同构成的空间面对称六杆机构相同。

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