本发明专利技术公开一种可重构的单自由度折展机构，包括由折展面板与板间回转铰链组成的可重构折展模块以及由同步面板与模块间回转铰链组成的同步机构；可重构折展模块由具有一定厚度的面板构成，各个折展面板上按需分布螺纹孔；板间回转铰链可实现转动副的功能，将其分别与折展面板固定，进而可实现折展面板间的相对转动；同步面板同样是由具有一定厚度的面板构成，各个同步面板上按需分布螺纹孔；模块间回转铰链可实现转动副的功能，将其分别与折展面板和同步面板固定，进而可实现折展面板与同步面板间的相对转动。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可折展的机械机构领域，特别是涉及一种单自由度、可重构的折展机构。
技术介绍
1、在现代工程领域，机械机构的灵活性和适应性对于满足不同应用场景的需求至关重要。可重构折展机构作为一种创新性的解决方案，具有在不同工作构型下进行折叠和展开的能力，以适应多样化的工作环境和任务需求。随着科技的发展，设备的工作环境也变得越来越复杂，因此需要探索能够适应复杂工作环境的可重构机构。
2、现有的可重构折展机构种类繁多，如专利“一种面向管道环境操作的可重构折展机构”(公开号：cn113374981b)由变胞剪叉机构与辅助剪叉机构组合形成了在一个驱动下实现两种模式运动与切换的折展机构，能够使得机构通过不同曲率的管道、专利“一种基于厚板折纸的单自由度驱动可变形车轮折展机构”(公开号：cn117360113a)由电机驱动旋转轴带动旋转板转动使连杆进行伸缩运动，实现车轮的折展提高了车轮的底盘与重心提升了车辆的越障能力与自身稳定性，均具有非常广阔的应用前景。为满足工业生产的需求，有必要专利技术结构简单、易于制造装配的新型可重构折展机构。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种面向复杂工作环境、单自由度且大折展比的可重构折展机构，通过机构自身的重构可以实现折展以及倾斜两种不同的运动模式，以满足复杂环境下的操作要求。在折展过程中，多个可重构模块之间可以实现协调运动。在完全折叠时，折展机构处于收缩状态，体积最小；在完全展开时，折展机构处于可重构状态，体积最大。</p>2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、一种可重构的单自由度折展机构，包括由折展面板与板间回转铰链组成的折展模块，所述折展模块能够沿x方向和y方向拓展设置若干个；
4、所述折展模块包括沿x方向分布的两排折展面板和沿y方向分布的两列折展面板；第一排折展面板包括沿y方向的两列面板，第一排折展面板的第一列折展面板包括沿z方向分布的两个面板，分别为第一折展面板、第二折展面板，第一排折展面板的第二列折展面板包括沿z方向分布的两个面板，分别为第三折展面板、第四折展面板；第二排折展面板包括沿y方向的两列面板，第二排折展面板的第一列折展面板包括沿z方向分布的两个面板，分别为第五折展面板、第六折展面板；第二排折展面板第二列折展面板包括沿z方向分布的两个面板，分别为第七折展面板、第八折展面板；所述折展模块的第一列折展面板包括平行与x轴的两个面板，分别为第九折展面板、第十折展面板；所述折展模块的第二列折展面板包括平行于x轴的两个面板，分别为第十一折展面板、第十二折展面板；折展模块在完全展开状态下x方向、y方向和z方向两两垂直；
5、各个折展面板之间通过板间回转铰链相互连接。
6、进一步的，所述折展模块在完全展开状态下，能够重构为六种状态；
7、状态一中第一折展面板与第九折展面板夹角为锐角，第三折展面板与第十一折展面板夹角为锐角，第五折展面板与第九折展面板夹角为锐角，第七折展面板与第十一折展面板夹角为锐角；
8、状态二中第一折展面板与第九折展面板夹角为钝角，第三折展面板与第十一折展面板夹角为钝角，第五折展面板与第九折展面板夹角为钝角，第七折展面板与第十一折展面板夹角为钝角；
9、状态三中第一折展面板与第九折展面板夹角为钝角，第三折展面板与第十一折展面板夹角为钝角，第五折展面板与第九折展面板夹角为锐角，第七折展面板与第十一折展面板夹角为锐角；
10、状态四中第一折展面板与第九折展面板夹角为锐角，第三折展面板与第十一折展面板夹角为锐角，第五折展面板与第九折展面板夹角为钝角，第七折展面板与第十一折展面板夹角为钝角；
11、状态五中第一折展面板与第九折展面板夹角为锐角，第三折展面板与第十一折展面板夹角为钝角，第五折展面板与第九折展面板夹角为钝角，第七折展面板与第十一折展面板夹角为锐角；
12、状态六中第一折展面板与第九折展面板夹角为钝角，第三折展面板与第十一折展面板夹角为锐角，第五折展面板与第九折展面板夹角为锐角，第七折展面板与第十一折展面板夹角为钝角；
13、当折展模块完全展开时第一折展面板的侧面与第九折展面板完全贴合，第七折叠面板的侧面与第十一折叠面板完全贴合，通过干涉限制第一折展面板与第九折展面板之间的夹角以及第七折叠面板与第十一折叠面板之间的夹角，得到仅在状态一与状态五之间切换的折展模块。
14、进一步的，所述板间回转铰链包括第一板间回转铰链、第二板间回转铰链、第三板间回转铰链、第四板间回转铰链、第五板间回转铰链、第六板间回转铰链、第七板间回转铰链、第八板间回转铰链；
15、所述第一折展面板与第二折展面板在z方向上相邻并通过转动副相互铰接，第三折展面板与第四折展面板在z方向上相邻并通过转动副相互铰接，第五折展面板与第六折展面板在z方向上相邻并通过转动副相互铰接，第七折展面板与第八折展面板在z方向上相邻并通过转动副相互铰接，四组转动副的结构完全相同，形成第一板间回转铰链，第一板间回转铰链的转动轴线与y方向平行；
16、所述第九折展面板与第十折展面板相邻交线平行于x轴并通过转动副相互铰接，第十一折展面板与第十二折展面板相邻交线平行于x轴并通过转动副相互铰接，两组转动副的结构完全相同，形成第二板间回转铰链，第二板间回转铰链的转动轴线与x方向平行；
17、所述第一折展面板与第九折展面板在x方向上相邻并通过转动副相互铰接，第九折展面板与第五折展面板在x方向上相邻并通过转动副相互铰接，两组转动副的结构完全相同，形成第三板间回转铰链，第三板间回转铰链的转动轴线与z方向平行；
18、所述第三折展面板与第十一折展面板在x方向上相邻并通过转动副相互铰接，第十一折展面板与第七折展面板在x方向上相邻并通过转动副相互铰接，两组转动副的结构完全相同，形成第四板间回转铰链，第四板间回转铰链的转动轴线与z方向平行；
19、所述第一折展面板与第三折展面板在y方向上相邻并通过转动副相互铰接，第五折展面板与第七折展面板在y方向上相邻并通过转动副相互铰接，两组转动副的结构完全相同，形成第五板间回转铰链，第五板间回转铰链的转动轴线与z方向平行；
20、所述第二折展面板与第十折展面板在x方向上相邻并通过转动副相互铰接，第十折展面板与第六折展面板在x方向上相邻并通过转动副相互铰接，两组转动副的结构完全相同，形成第六板间回转铰链，第六板间回转铰链的转动轴线与x方向垂直、与y方向夹角呈特征角α、与z方向夹角为θ＝90°-α；
21、所述第四折展面板与第十二折展面板在x方向上相邻并通过转动副相互铰接，第十二折展面板与第八折展面板在x方向上相邻并通过转动副相互铰接，两组转动副的结构完全相同，形成第七板间回转铰链，第七板间回转铰链的转动轴线与第六板间回转铰链的转动轴线平行；
22、所述第二折展面板与第四折展面板在y方向上相邻并通过转动副相互铰接，第六折展面板与第八折展本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种可重构的单自由度折展机构，其特征在于，包括由折展面板与板间回转铰链组成的折展模块，所述折展模块能够沿x方向和y方向拓展设置若干个；
2.根据权利要求1所述一种可重构的单自由度折展机构，其特征在于，所述折展模块在完全展开状态下，能够重构为六种状态；
3.根据权利要求1所述一种可重构的单自由度折展机构，其特征在于，所述板间回转铰链包括第一板间回转铰链、第二板间回转铰链、第三板间回转铰链、第四板间回转铰链、第五板间回转铰链、第六板间回转铰链、第七板间回转铰链、第八板间回转铰链；
4.根据权利要求1所述一种可重构的单自由度折展机构，其特征在于，所述折展机构包括沿x方向分布的两排折展模块；第一排折展模块包括三个沿y方向分布的折展模块，分别为第一折展模块、第二折展模块、第三折展模块；第二排折展模块包括三个沿y方向分布的折展模块，分别为第四折展模块、第五折展模块、第六折展模块；折展机构在收缩状态和完全展开状态下，y方向与x方向垂直；各个折展模块间通过同步面板与模块间回转铰链组成的同步机构相连；
5.根据权利要求4所述一种可重构的单自由度折展机构，其特征在于，第一折展模块的第十一折展面板与第二折展模块的第九折展面板、第一折展模块的第十二折展面板与第二折展模块的第十折展面板被用于连接；第二折展模块的第十一折展面板与第三折展模块的第九折展面板、第二折展模块的第十二折展面板与第三折展模块的第十折展面板被用于连接；第四折展模块的第十一折展面板与第五折展模块的第九折展面板、第四折展模块的第十二折展面板与第五折展模块的第十折展面板被用于连接；第五折展模块的第十一折展面板与第六折展模块的第九折展面板、第五折展模块的第十二折展面板与第六折展模块的第十折展面板被用于连接；
6.根据权利要求1所述一种可重构的单自由度折展机构，其特征在于，所述折展模块间传动通过公用折展面板实现，并通过同步机构形成的平行四边形，使得每排折展模块间对应的第一折展面板相互平行、第三折展面板相互平行、第五折展面板相互平行、第七折展面板相互平行，得到各折展模块状态一致的折展机构。
7.根据权利要求1所述一种可重构的单自由度折展机构，其特征在于，所述折展机构在完全展开状态时，折展机构处于能够重构的状态，通过调整折展面板之间的角度，得到满足不同工作状态的折展机构。
8.根据权利要求3所述一种可重构的单自由度折展机构，其特征在于，通过更改特征角度α，能够调整伸缩状态下的折展比以及倾斜状态下的倾斜角度，得到满足不同工况的能够重构的折展机构。
9.根据权利要求3所述一种可重构的单自由度折展机构，其特征在于，确定好特征角α及折展面板尺寸后，综合考虑所需标准间尺寸及折展过程中自由空间限制条件，能够对板间回转铰链和模块间回转铰链进行调整，选择合页或铰链中的一种。
10.根据权利要求1所述一种可重构的单自由度折展机构，其特征在于，折展模块及其同步机构能够沿着两个方向无限拓展，得到具有n行m列的单自由度且能够重构的折展机构。
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【技术特征摘要】
1.一种可重构的单自由度折展机构，其特征在于，包括由折展面板与板间回转铰链组成的折展模块，所述折展模块能够沿x方向和y方向拓展设置若干个；
2.根据权利要求1所述一种可重构的单自由度折展机构，其特征在于，所述折展模块在完全展开状态下，能够重构为六种状态；
3.根据权利要求1所述一种可重构的单自由度折展机构，其特征在于，所述板间回转铰链包括第一板间回转铰链、第二板间回转铰链、第三板间回转铰链、第四板间回转铰链、第五板间回转铰链、第六板间回转铰链、第七板间回转铰链、第八板间回转铰链；
4.根据权利要求1所述一种可重构的单自由度折展机构，其特征在于，所述折展机构包括沿x方向分布的两排折展模块；第一排折展模块包括三个沿y方向分布的折展模块，分别为第一折展模块、第二折展模块、第三折展模块；第二排折展模块包括三个沿y方向分布的折展模块，分别为第四折展模块、第五折展模块、第六折展模块；折展机构在收缩状态和完全展开状态下，y方向与x方向垂直；各个折展模块间通过同步面板与模块间回转铰链组成的同步机构相连；
5.根据权利要求4所述一种可重构的单自由度折展机构，其特征在于，第一折展模块的第十一折展面板与第二折展模块的第九折展面板、第一折展模块的第十二折展面板与第二折展模块的第十折展面板被用于连接；第二折展模块的第十一折展面板与第三折展模块的第九折展面板、第二折展模块的第十二折展面板与第三折展模块的第十折展面板被用于连接；第四折展模块的第十一折展面板与第五折...
【专利技术属性】
技术研发人员：张霄，宋宇星，刘伟奇，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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