变形玩具的制作方法

本发明涉及一种变形玩具，其包括至少六个多面体主体，其允许形成不同的几何变形。

背景技术：

1、几何玩具也被称为几何拼图，如rubrik的著名的立方体。这种玩具的目的是为一组特定的几何物体带来秩序性，其中，可能的秩序性操作受到一组自由度的限制。例如，rubrik的立方体允许将立方体单元的层围绕特定的旋转轴旋转作为秩序性操作。

2、还有一些几何玩具，如us 10,569,185b2中所示。在这个具体的几何玩具中，四面体主体能够围绕轴旋转，这是由相邻四面体主体之间的铰链提供的。由于每个四面体主体都至少与另外两个四面体主体相联接，单个四面体主体围绕特定轴的看似简单的变形会导致多个联接的四面体主体的变形。这种几何玩具的目的是将玩具的初始形状变形为不同的可能形状。

3、在上述的现有技术中，四面体是用柔性胶膜相互联接的，这使得几何玩具难以制造。

技术实现思路

1、基于已知的现有技术，本发明的任务是提供一种改进的变形玩具。

2、该任务是通过具有权利要求1的特征的变形玩具来解决的。关于从属权利要求、附图以及本说明书，示出了有利的进一步实施例。

3、因此，提出了一种变形玩具，其包括至少六个多面体主体，用于将多面体主体连接成链的至少一个连接条，其中，连接条在链的每对相邻多面体主体之间提供铰链，其中，铰链促进多面体主体在所有多面体主体的组合体的至少两种不同的几何变形之间的移动，放置在每个多面体主体的内部的至少一个磁铁，以将组合体主体保持在至少两个不同的变形中的每一个中，其中，至少有一个连接条连接至少三个相邻的多面体主体，从而在每对相邻的多面体主体之间形成铰链。

4、变形玩具被理解为呈现以特定方式连接的多个几何定义的单元，其中多个几何定义的单元相对于彼此的布置能够进行几何变形，以构成不同的整体几何形状。例如，变形玩具的第一整体几何形状可以是金字塔，第二整体几何形状可以是立方体，第三整体几何形状可以是星形体。所有上述形状都能够从同一组几何定义的单元中通过以预确定的方式移动它们而生成。在下文中，不同的整体几何形状也被称为玩具的不同变形。换言之，金字塔可以被转化为立方体或星形体，这些都是金字塔的变形，而金字塔本身就是一种变形。

5、每个几何定义的单元是多面体主体。多面体主体是具有平坦的多面体面和直边的三维形状。多角形面包括n个角点，其中，相邻的角点用线连接，该线也被称为多角形面的边缘。多角形面通过多角形面的边缘与相邻的多角形面连接。多面体主体是进一步封闭的，使得能够在所要求的多个多角形面中围成三维体积。

6、例如，立方体是多面体主体。立方体是六面的多面体主体，其中，每个多角形面是四面体。例如，金字塔是多面体主体。金字塔具有多角形的底座，例如三角形的底座或二次型底座和所谓的顶点，顶点是多角形底座的所有角点所连接至的点。因此，底座的两个相邻的角和顶点形成三角形。例如，四面体是多面体主体。常规的四面体是具有6个直边的四面体，其中，每个边缘的长度是相同的。

7、多面体主体由连接条连接。该连接使多面体主体保持在优选的几何配置中。连接条的另一项任务是在多面体主体之间提供铰链。多面体主体之间的铰链允许多面体主体沿着铰链所提供的自由度移动。

8、例如，点状的铰链能够向多面体主体提供所有三个空间维度的旋转自由度，使得多面体主体能够围绕铰链的每个角度进行旋转。在这种变形期间，多面体主体的角点与铰链之间的距离是恒定的。具体地，铰链还能够提供围绕旋转轴的旋转自由度。然后，多面体主体的运动被限制在单个旋转角度。

9、当第二多面体主体围绕第一多面体主体和第二多面体主体之间的第一铰链的自由度移动，同时第二多面体主体也通过第二铰链联接到第三多面体主体时，联接的多面体主体的方向不能彼此相互独立地调整。因此，几何变形(特别是围绕多面体主体的多面体面的边缘的旋转)导致多个联接的多面体主体的几何变形，从而导致变形玩具从第一几何变形到第二几何变形的变形。

10、连接条进一步将多面体主体以链的方式连接起来，即多面体主体与最多两个相邻的多面体主体相连。

11、通过连接条连接至少三个多面体主体，能够改善变形玩具的制造，因为能够减少部件的数量。

12、通过使用磁场，能够稳定几何变形，即每个多面体主体保持其相对于相邻多面体主体的当前位置。

13、静态磁场能够由磁铁生成，其中磁场穿过每个多面体主体的至少一个多边形面，并与来自第二个多面体主体的第二磁铁的磁场相联接。如果磁铁的极化导致了吸引性的磁力，则多面体主体就会被彼此固定，这稳定了几何变形。然而，如果磁力是排斥性的，则几何变形就不能被稳定下来。

14、磁铁能够被固定在多面体主体上，使得通过多面体主体的多边形面的静态磁场在几何变形下也保持固定。然而，磁铁也能够活动地连接至多面体主体。具体地，活动连接允许磁铁的移动和/或滑动和/或旋转和/或类似运动。通过这种方式，每个移动磁铁通过多面体主体的两个或更多个多边形面，在两个或更多个方向上展现出给定的极性。例如，第一多面体主体的移动磁铁被配置为响应于第二多面体主体的磁铁的附近磁场的存在而移动。然后，移动磁铁将自动对齐第二多面体主体的磁场的能量有利的方向，这导致磁铁之间的吸引力，其稳定了几何变形。然而，对于另一种几何变形，通过多面体主体的多边形面的磁场可能是不同的，使得磁场能够沿两个或更多个方向对齐。

15、因此，每个移动磁铁能够有利地模拟多个固定磁铁(非移动磁铁)。例如，在一些只有十二个多面体主体的变形玩具中，每个多面体主体只包括单个移动磁铁，即，变形玩具中总共有十二个移动磁铁。由于每个移动磁铁的移动，这样的实施例有利地模拟了具有24、36个或其他数量的固定磁铁的几何艺术玩具的功能。这导致了生产成本的降低和制造程序的简化。

16、变形玩具的所有多面体主体能够通过连接条以闭环配置连接，形成四面体旋转环(kaleidocycle)。

17、闭环配置在此意味着，这样的变形玩具能够从一组多面体主体构建，其最初沿着连接条的方向定向。当连接条的两端被连接在一起时，连接条与连接的多面体主体一起构建了类似于环形的结构。

18、四面体旋转环是灵活的多面体，其能够围绕其环轴旋转。环轴是由配置的环路给出的。所有的多面体主体都能够围绕配置的环轴顺时针或逆时针旋转。通过这种方式，在有限数量的变形步骤之后，四面体旋转环的连续变形将导致最初的几何配置。

19、能够提供单个的连接条来连接所有的多面体主体。

20、使用单条可能有利于减少剪切力，特别是相对于现有技术的实施例而言，根据该实施例，多面体通过附接至多面体的外部的贴纸或薄膜连接。通过使用内部连接条，所产生的铰链更不容易受到剪切力的影响，也更适合接收变形期间所施加的扭矩。

21、这样做的优势是，能够在一个生产步骤中生产连接条。然后，连接条能够被用作底座，所有的多面体主体能够附接在底座上，这简化了变形玩具的生产。

22、优选地，单个连接条具有开始部分和结束部分，其彼此相互连接以形成连续的环。通过这种方式，能够相对简单地制造连接条，其能够由扁平材料制成。尽管如此，单个连接条能够用来形成变形玩具的所有多面体主体的闭环配置。

23、在优选的实施例中，开始部分和结束部分被成形，使得它们能够被放置在彼此的上面以形成连接条的连续环。这导致了制造变形玩具的一种非常有效的方式，同时保持所有铰链的稳定性。

24、在可替代的实施例中，开始部分和结束部分被成形成彼此相邻地放置，以形成连接条的连续环。在该实施例中，有可能避免在将连接条的两端连接时将材料加倍，使得所有铰链的感觉是相同的。

25、能够使用至少两个基本平行运行的条来代替单个条，以连接至少三个多面体主体。使用多于一个平行运行的条可以减少多面体之间设置的材料量，使得多面体可以在变形之间更平稳地过渡。同样，每两个多面体之间的连接的鲁棒性能够得到改善，特别是当两个条的尺寸设计为冗余时。

26、每个多面体主体可以由两个可连接部件组成，并且连接条被放置在可连接部件之间。换言之，连接条在多面体的内侧继续穿过它们。因此，铰链是非常稳定的，因为其正好位于几何学上所预期的位置，而且铰链上的剪切力也被尽可能地减少。

27、可连接部件能够是内部部件和外部部件或上部部件和下部部件，其中，术语内部和外部或上部和下部指的是变形玩具处于关闭或初始状态时可连接部件的位置。

28、通过将连接条放置在可连接部件之间，可连接部件能够被固定在连接条上，而且可连接部件也能够彼此相互连接。由于固定，不允许多面体主体沿着连接条进行任何平移运动。唯一允许的运动是由相邻多面体主体的连接边缘之间形成的铰链所提供的自由度所给出的。

29、通过将可连接部件连接到连接条上，能够实现非常精确的定位，并且能够保持针对所有多面体主体的非常精确的定位，使得能够实现对变形玩具的非常精确的制造。

30、由于连接条能够被放置在多面体主体的体积内，连接条大部分是隐藏的，并且对用户不可见。

31、能够通过将连接条的第一部分的第一半部插入到第一多面体主体的两个可连接部件之间并将连接条的第一部分的第二半部插入到第二多面体主体的两个可连接部件之间来形成第一多面体主体和第二多面体主体之间的铰链，从而使第一多面体主体的连接边缘和第二多面体主体的连接边缘彼此相邻，并通过连接条的第一部分可枢转地连接。

32、连接条在此包括不同的部分，其中，至少有两个多面体主体能够附接到每个部分。每个部分能够分为第一半部和第二半部，其中，第一多面体主体能够被附接到该部分的第一半部，第二多面体主体能够被附接到第二半部。通过这种方式，连接条允许将多面体主体连接成链状结构，同时其还提供多面体主体的可枢转连接，即多面体主体能够围绕多面体主体的多边形面的边缘旋转，其与连接条一起下落。

33、多面体主体的两个可连接部件能够展现出用于放置至少一个磁铁的空腔。

34、这允许提供生成磁场的磁铁，以便稳定变形玩具的几何变形，即多面体保持其位置。通过这种方式，所实现的玩具的几何变形能够展示给其他人，因为变形玩具能够从一个用户手中传递给另一个用户，而不会破坏已实现的秩序。

35、优选地，腔体的位置是以这样的方式选择的：磁场的中心方向位于多面体主体的中心。这可以稳定几何变形，因为其能够避免对多面体主体的任何额外扭矩。

36、多面体主体的两个可连接部件展现了用于将两个可连接部件彼此相互固定的销钉和孔。

37、为了连接可连接部件，销钉被插入到各自可连接部件的孔中。可连接部件能够包括销钉和孔，而相应的可连接部件在相应的位置处包括孔和销钉。

38、通过销钉，能够实现将所有可连接部件到连接条的精确定位。

39、能够将这些部件粘在一起，或者销钉和孔通过摩擦将可连接部件保持在一起。也可以用钩子或倒钩和孔的突起将销钉固定住，其中，钩子和突起形成卡入式连接。

40、通过这种方式，变形玩具是机械稳定的，而且能够防止玩具在使用期间的意外破坏。

41、多面体主体能够通过3d打印形成，其允许在单个步骤中打印出多面体主体的销钉和空腔。多面体主体也能够由塑料或硬卡盒，或复合材料或加工的金属制成。

42、通过利用不同材料的不同表面特征，如反射和颜色，能够实现玩具的特定光学外观。这能够帮助记忆特定的几何变形，但也可以引入光学对称性，使玩具的特定几何变形看起来非常讨好用户的眼睛。

43、多面体主体可以是四面体。

44、四面体包括四个三角形面，六个边缘和四个角。边缘能够具有不同的尺寸。所有边缘具有相同长度的特定情况是所谓的规则四面体。

45、通过多个四面体，有可能完全填满某个给定的多面体主体体积，其中，体积本身具有多边形面。

46、作为多面体主体，能够提供十二个四面体，并能够提供十二个铰链来连接四面体。

47、例如，当沿着立方体的对角线平面进行一组切割时，十二个四面体能够很容易地从立方体中获得，如稍后所示。

48、多面体主体能够是凸形的。

49、当多面体主体体积中的两点可以通过线连接时，多面体主体是凸的，其中，线的所有点也包含在多面体主体中。

50、例如，立方体、四面体和所有柏拉图实体都是凸形多面体主体。例如，u形管不是凸的，因为“u”的第一部分中的点和“u”的第二部分中的点在不离开u形体的条件下不能彼此相互连接。

51、所有的多面体主体都可以有相同的形状和尺寸。

52、这样做的优势在于，由于不同部件的数量减少了，因此，变形玩具的生产也简化了。

53、例如，所有的多面体主体都是四面体，其中，底层三角形的边长为1、1，并且四面体的所有其他三条边的长度为