一种空间球面体机构的制作方法
【专利摘要】一种空间球面体机构，包括上半球面体机构和下半球面体机构。所述上半球面体机构包括圆形底面构件、六个三圆弧杆组件、六个翻转圆弧杆、六个圆弧连杆；下半球面体机构与上半球面体机构完全相同，运动过程也相同，只是在形成下半球面体的时候，所述六个翻转圆弧杆向下翻转，形成下半球面体，当上半球面体机构和下半球面体机构的运动同时进行时，形成一个完整的球面体机构，实现平面拓扑结构与空间球面体拓扑结构的转换。所述空间球面体机构能够应用于包装机器人、现代制造业、航空航天以及其他工业领域。
【专利说明】一种空间球面体机构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机构领域，特别是一种空间球面体机构。
技术背景
[0002]机构学是着重研究机械中机构的结构和运动等问题的学科。机构学形成于18世纪的第一次工业革命时期，从机械力学中独立出来。从历史发展来看，机构学的研究和应用主要经历了三个阶段:机构的启蒙与发展时期、机构的快速发展时期、现代机构学。在机构学的快速发展时期，机构学逐渐成为一门独立的学科，控制论与信息技术的发展使机构学发展成为现代机构学。机构学领域主要针对三个核心问题进行研究，即机构的构型原理与新机构的发明创造，机构运动学与动力学分析根据运动学与动力学性能评价设计机构。机构的创新是机械设计中的永恒主题，要设计出新颖、合理、有用的机构需要实践与理论的综合。目前，机构学的研究已取得了一定的成果，但在机构的创新方面仍需要更大的进步。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提出一种空间球面体机构及其实现方法，所述机构能够在平面构型与空间球面体构型间转变，实现机构在平面拓扑与空间球面体拓扑结构之间变化。在初始位置时，所述机构各铰链位于同一平面内，在运动过程中各个铰链处于空间位置，通过杆件以及铰链的合并最终成为球面体构型。
[0004]本发明通过以下技术方案达到上述目的:一种空间球面体机构，包括上半球面体机构和下半球面体机构。
[0005]所述上半球面体机构包括圆形底面构件、六个三圆弧杆组件、六个翻转圆弧杆、六个圆弧连杆。
[0006]所述圆形底面构件包括第一底面圆弧杆、第二底面圆弧杆、第三底面圆弧杆、第四底面圆弧杆、第五底面圆弧杆和第六底面圆弧杆,所述第一底面圆弧杆一端与第二底面圆弧杆一端通过第一铰链连接，第二底面圆弧杆另一端与第三底面圆弧杆一端通过第二铰链连接，第三底面圆弧杆另一端与第四底面圆弧杆一端通过第三铰链连接，第四底面圆弧杆另一端与第五底面圆弧杆一端通过第四铰链连接，第五底面圆弧杆另一端与第六底面圆弧杆一端通过第五铰链连接，第六底面圆弧杆另一端与第一底面圆弧杆另一端通过第六铰链连接。
[0007]所述六个三圆弧杆组件包括第一三圆弧杆组件、第二三圆弧杆组件、第三三圆弧杆组件、第四三圆弧杆组件、第五三圆弧杆组件和第六三圆弧杆组件，所述第一三圆弧杆组件由第一三圆弧杆组件的圆弧杆一、第一三圆弧杆组件的圆弧杆二和第一三圆弧杆组件的圆弧杆三组成，第一三圆弧杆组件的圆弧杆一的一端与第一三圆弧杆组件的圆弧杆三的一端通过铰链十二连接，第一三圆弧杆组件的圆弧杆一的另一端与第一三圆弧杆组件的圆弧杆二的一端通过铰链十三连接，第一三圆弧杆组件的圆弧杆二的另一端与第一三圆弧杆组件的圆弧杆三的另一端固结；第二三圆弧杆组件由第二三圆弧杆组件的圆弧杆一、第二三圆弧杆组件的圆弧杆二和第二三圆弧杆组件的圆弧杆三组成，第二三圆弧杆组件的圆弧杆一的一端与第二三圆弧杆组件的圆弧杆三的一端通过铰链七连接，第二三圆弧杆组件的圆弧杆一的另一端与第二三圆弧杆组件的圆弧杆二的一端通过铰链十四连接，第二三圆弧杆组件的圆弧杆二的另一端和第二三圆弧杆组件的圆弧杆三的另一端固结；第三三圆弧杆组件由第三三圆弧杆组件的圆弧杆一、第三三圆弧杆组件的圆弧杆二和第三三圆弧杆组件的圆弧杆三组成，第三三圆弧杆组件的圆弧杆一的一端与第三三圆弧杆组件的圆弧杆三的一端通过铰链八连接，第三三圆弧杆组件的圆弧杆一的另一端与第三三圆弧杆组件的圆弧杆二的一端通过铰链十五连接，第三三圆弧杆组件的圆弧杆二的另一端与第三三圆弧杆组件的圆弧杆三的另一端固结；第四三圆弧杆组件由第四三圆弧杆组件的圆弧杆一、第四三圆弧杆组件的圆弧杆二和第四三圆弧杆组件的圆弧杆三组成，第四三圆弧杆组件的圆弧杆一的一端与第四三圆弧杆组件的圆弧杆三的一端通过铰链九连接，第四三圆弧杆组件的圆弧杆一的另一端与第四三圆弧杆组件的圆弧杆二的一端通过铰链十六连接，第四三圆弧杆组件的圆弧杆二的另一端与第四三圆弧杆组件的圆弧杆三的另一端固结；第五三圆弧杆组件由第五三圆弧杆组件的圆弧杆一、第五三圆弧杆组件的圆弧杆二和第五三圆弧杆组件的圆弧杆三组成,第五三圆弧杆组件的圆弧杆一的一端与第五三圆弧杆组件的圆弧杆三的一端通过铰链十连接，第五三圆弧杆组件的圆弧杆一的另一端与第五三圆弧杆组件的圆弧杆二的一端通过铰链十七连接，第五三圆弧杆组件的圆弧杆二的另一端与第五三圆弧杆组件的圆弧杆三的另一端固结；第六三圆弧杆组件由第六三圆弧杆组件的圆弧杆一、第六三圆弧杆组件的圆弧杆二和第六三圆弧杆组件的圆弧杆三组成，第六三圆弧杆组件的圆弧杆一的一端与第六三圆弧杆组件的圆弧杆三的一端通过铰链十一连接，第六三圆弧杆组件的圆弧杆一的另一端与第六三圆弧杆组件的圆弧杆二的一端通过十八铰链连接，第六三圆弧杆组件的圆弧杆二的另一端与第六三圆弧杆组件的圆弧杆三的另一端固结。
[0008]所述六个翻转圆弧杆包括第一翻转圆弧杆、第二翻转圆弧杆、第三翻转圆弧杆、第四翻转圆弧杆、第五翻转圆弧杆和第六翻转圆弧杆，所述第一翻转圆弧杆的两端分别连接在铰链一和铰链七上；第二翻转圆弧杆的两端分别连接在铰链二和铰链八上；第三翻转圆弧杆的两端分别连接在铰链三和铰链九上；第四翻转圆弧杆的两端分别连接在铰链四和铰链十上；第五翻转圆弧杆的两端分别连接在铰链五和铰链十一上；第六翻转圆弧杆的两端分别连接在铰链六和铰链十二上。
[0009]所述六个圆弧连杆包括第一圆弧连杆、第二圆弧连杆、第三圆弧连杆、第四圆弧连杆、第五圆弧连杆和第六圆弧连杆，所述第一圆弧连杆的两端分别连接在铰链十三和铰链七上；第二圆弧连杆的两端分别连接在铰链十四和铰链八上；第三圆弧连杆两端分别连接在铰链十五和铰链九上；第四圆弧连杆的两端分别连接在铰链十六和铰链十上；第五圆弧连杆的两端分别连接在铰链十七和铰链十一上；第六圆弧连杆的两端分别连接在铰链十八和铰链十二上。
[0010]所述下半球面体机构与上半球面体机构完全相同，运动过程也相同，只是在形成下半球面体的时候，六个翻转圆弧杆向下翻转，形成下半球面体，当上半球面体机构和下半球面体机构的运动同时进行时，形成一个完整的球面体机构，实现平面拓扑结构与空间球面体拓扑结构的转换。
[0011]所述上半球面体机构在初始状态时，连接圆形底面构件、六个三圆弧杆组件、六个翻转圆弧杆、六个圆弧连杆的所有铰链位于同一平面内，是一平面构型；铰链一、铰链二、铰链三、铰链四、铰链五和铰链六位于所述圆形底面构件的六个等分点位置；第一三圆弧杆组件的圆弧杆一和第一三圆弧杆组件的圆弧杆二、第二三圆弧杆组件的圆弧杆一和第二三圆弧杆组件的圆弧杆二、第三三圆弧杆组件的圆弧杆一和第三三圆弧杆组件的圆弧杆二、第四三圆弧杆组件的圆弧杆一和第四三圆弧杆组件的圆弧杆二、第五三圆弧杆组件的圆弧杆一和第五三圆弧杆组件的圆弧杆二、第六三圆弧杆组件的圆弧杆一和第六三圆弧杆组件的圆弧杆二的长度以及曲率半径均相同；所述六个圆弧连杆的第一圆弧连杆、第二圆弧连杆、第三圆弧连杆、第四圆弧连杆、第五圆弧连杆和第六圆弧连杆的长度以及曲率半径均相同并且等于第一三圆弧杆组件的圆弧杆一和第一三圆弧杆组件的圆弧杆二、第二三圆弧杆组件的圆弧杆一和第二三圆弧杆组件的圆弧杆二、第三三圆弧杆组件的圆弧杆一和第三三圆弧杆组件的圆弧杆二、第四三圆弧杆组件的圆弧杆一和第四三圆弧杆组件的圆弧杆二、第五三圆弧杆组件的圆弧杆一和第五三圆弧杆组件的圆弧杆二、第六三圆弧杆组件的圆弧杆一和第六三圆弧杆组件的圆弧杆二的长度和曲率半径；所述六个翻转圆弧杆的曲率半径均相同且曲率半径等于六个圆弧连杆的曲率半径也等于圆形底面构件的曲率半径；第一三圆弧杆组件的圆弧杆三、第二三圆弧杆组件的圆弧杆三、第三三圆弧杆组件的圆弧杆三、第四三圆弧杆组件的圆弧杆三、第五三圆弧杆组件的圆弧杆三和第六三圆弧杆组件的圆弧杆三的长度和曲率半径相同，其长度和曲率半径与圆形底面构件以及六个翻转圆弧杆有关；第一圆弧连杆与第一翻转圆弧杆的长度之和、第二圆弧连杆与第二翻转圆弧杆的长度之和、第三圆弧连杆与第三翻转圆弧杆的长度之和、第四圆弧连杆与第四翻转圆弧杆的长度之和、第五圆弧连杆与第五翻转圆弧杆的长度之和、第六圆弧连杆和第六翻转圆弧杆的长度之和，这六者相同并且等于圆形底面构件的圆周长的四分之一。
[0012]所述上半球面体机构在形成上半球面体时，第一翻转圆弧杆、第二翻转圆弧杆、第三翻转圆弧杆、第四翻转圆弧杆、第五翻转圆弧杆和第六翻转圆弧杆分别绕着铰链一、铰链二、铰链三、铰链四、铰链五和铰链六向上转动，一直转动到铰链十三、铰链十四、铰链十五、铰链十六、铰链十七和铰链十八重合，此时，所述六个翻转圆弧杆中的第一翻转圆弧杆、第二翻转圆弧杆、第三翻转圆弧杆、第四翻转圆弧杆、第五翻转圆弧杆和第六翻转圆弧杆分别与所述六个圆弧连杆中第一圆弧连杆、第二圆弧连杆、第三圆弧连杆、第四圆弧连杆、第五圆弧连杆和第六圆弧连杆位于同一圆上；第一圆弧连杆、第一三圆弧杆组件的圆弧杆二、第二三圆弧杆组件的圆弧杆一，这三个圆弧杆重合；第二圆弧连杆、第二三圆弧杆组件的圆弧杆、第三三圆弧杆组件的圆弧杆一，这三个圆弧杆重合；第三圆弧连杆、第三三圆弧杆组件的圆弧杆二、第四三圆弧杆组件的圆弧杆一，这三个圆弧杆重合；第四圆弧连杆、第四三圆弧杆组件的圆弧杆二、第五三圆弧杆组件的圆弧杆一，这三个圆弧杆重合；第五圆弧连杆、第五三圆弧杆组件的圆弧杆二、第六三圆弧杆组件的圆弧杆一，这三个圆弧杆重合；第六圆弧连杆、第六三圆弧杆组件的圆弧杆二、第一三圆弧杆组件的圆弧杆一，这三个圆弧杆重
入
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[0013]本发明的突出优点在于:
[0014]1、结构简单、合理、新颖，适用于包装机器人、现代制造业、航空航天以及其他工业领域。
[0015]2、实现方法简单，能够实现平面拓扑与空间球面体拓扑结构间变换。【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明所述的空间球面体机构的上半球面体的平面构态时的结构示意图。
[0017]图2为本发明所述的空间球面体机构的上半球面体的平面构态时的前视结构示意图。
[0018]图3为本发明所述的空间球面体机构的上半球面体的第一种工作状态示意图。
[0019]图4为本发明所述的空间球面体机构的上半球面体的第二种工作状态示意图。
[0020]图5为本发明所述的空间球面体机构的上半球面体的第三种工作状态示意图。
[0021]图6为本发明所述的空间球面体机构的工作状态的结构示意图。
[0022]图7为本发明所述的空间球面体机构的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图及实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，所述实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]如图1所示，一种空间球面体机构，包括上半球面体机构和下半球面体机构，
[0025]所述上半球面体机构包括圆形底面构件、六个三圆弧杆组件、六个翻转圆弧杆、六个圆弧连杆。
[0026]所述圆形底面构件为六个部分，分别为第一底面圆弧杆1、第二底面圆弧杆2、第三底面圆弧杆3、第四底面圆弧杆4、第五底面圆弧杆5和第六底面圆弧杆6。第一底面圆弧杆I的一端与第二底面圆弧杆2的一端通过铰链一 J-1连接，第二底面圆弧杆2的另一端与第三底面圆弧杆3的一端通过铰链二 J-2连接，第三底面圆弧杆3的另一端与第四底面圆弧杆4的一端通过铰链三J-3连接，第四底面圆弧杆4的另一端与第五底面圆弧杆5的一端通过铰链四J-4连接，第五底面圆弧杆5的另一端与第六底面圆弧杆6的一端通过铰链五J-5连接，第六底面圆弧杆6的另一端与第一底面圆弧杆I的另一端通过铰链六J-6连接。
[0027]所述六个三圆弧杆组件为第一三圆弧杆组件7、第二三圆弧杆组件8、第三三圆弧杆组件9、第四三圆弧杆组件10、第五三圆弧杆组件11和第六三圆弧杆组件12。所述第一三圆弧杆组件7由第一三圆弧杆组件的圆弧杆一 7-1、所述第一三圆弧杆组件的圆弧杆二 7-2和第一三圆弧杆组件的圆弧杆三7-3组成。第一三圆弧杆组件的圆弧杆一 7-1的一端与第一三圆弧杆组件的圆弧杆三7-3的一端通过铰链十二 J-12连接，第一三圆弧杆组件的圆弧杆一 7-1的另一端与第一三圆弧杆组件的圆弧杆二 7-2的一端通过铰链十三J-13连接，第一三圆弧杆组件的圆弧杆二 7-2的另一端与第一三圆弧杆组件的圆弧杆三7-3的另一端固结；所述第二三圆弧杆组件8由第二三圆弧杆组件的圆弧杆一 8-1、第二三圆弧杆组件的圆弧杆二 8-2和第二三圆弧杆组件的圆弧杆三8-3组成，第二三圆弧杆组件的圆弧杆一 8-1的一端与第二三圆弧杆组件的圆弧杆三8-3的一端通过铰链七J-7连接，第二三圆弧杆组件的圆弧杆一 8-1的另一端与第二三圆弧杆组件的圆弧杆二 8-2的一端通过铰链十四J-14连接，第二三圆弧杆组件的圆弧杆二 8-2的另一端和第二三圆弧杆组件的圆弧杆三8-3的另一端固结；所述第三三圆弧杆组件9由第三三圆弧杆组件的圆弧杆一 9-1、第三三圆弧杆组件的圆弧杆二 9-2和第三三圆弧杆组件的圆弧杆三9-3组成，第三三圆弧杆组件的圆弧杆一 9-1的一端与第三三圆弧杆组件的圆弧杆三9-3的一端通过铰链八J-8连接，第三三圆弧杆组件的圆弧杆一 9-1的另一端与第三三圆弧杆组件的圆弧杆二 9-2的一端通过铰链十五J-15连接，第三三圆弧杆组件的圆弧杆二 9-2的另一端与第三三圆弧杆组件的圆弧杆三9-3的另一端固结；所述第四三圆弧杆组件10由第四三圆弧杆组件的圆弧杆一 10-1、第四三圆弧杆组件的圆弧杆二 10-2和第四三圆弧杆组件的圆弧杆三10-3组成，第四三圆弧杆组件的圆弧杆一 10-1的一端与第四三圆弧杆组件的圆弧杆三10-3的一端通过铰链九J-9连接，第四三圆弧杆组件的圆弧杆一 10-1的另一端与第四三圆弧杆组件的圆弧杆二 10-2的一端通过铰链十六J-16连接，第四三圆弧杆组件的圆弧杆二 10-2的另一端与第四三圆弧杆组件的圆弧杆三10-3的另一端固结；所述第五三圆弧杆组件11由第五三圆弧杆组件的圆弧杆一 11-1、第五三圆弧杆组件的圆弧杆二 11-2和第五三圆弧杆组件的圆弧杆三11-3组成，第五三圆弧杆组件的圆弧杆一 11-1的一端与第五三圆弧杆组件的圆弧杆三11-3的一端通过铰链十J-1O连接，第五三圆弧杆组件的圆弧杆一 11-1的另一端与第五三圆弧杆组件的圆弧杆二 11-2的一端通过铰链十七J-17连接，第五三圆弧杆组件的圆弧杆二 11-2的另一端与第五三圆弧杆组件的圆弧杆三11-3的另一端固结；所述第六三圆弧杆组件12由第六三圆弧杆组件的圆弧杆一 12-1、第六三圆弧杆组件的圆弧杆二 12-2和第六三圆弧杆组件的圆弧杆三12-3组成，第六三圆弧杆组件的圆弧杆一 12-1的一端与第六三圆弧杆组件的圆弧杆三12-3的一端通过铰链十一 J-1l连接，第六三圆弧杆组件的圆弧杆一 12-1的另一端与第六三圆弧杆组件的圆弧杆二 12-2的一端通过铰链十八J-18连接，第六三圆弧杆组件的圆弧杆二 12-2的另一端与第六三圆弧杆组件的圆弧杆三12-3的另一端固结。
[0028]所述六个翻转圆弧杆为第一翻转圆弧杆13、第二翻转圆弧杆14、第三翻转圆弧杆15、第四翻转圆弧杆16、第五翻转圆弧杆17和第六翻转圆弧杆18。所述第一翻转圆弧杆13的两端分别连接在铰链一 J-1和铰链七J-7上；所述第二翻转圆弧杆14的两端分别连接在铰链二 J-2和铰链八J-8上；所述第三翻转圆弧杆15的两端分别连接在铰链三J-3和铰链九J-9上；所述第四翻转圆弧杆16的两端分别连接在铰链四J-4和铰链十J-1O上；所述第五翻转圆弧杆17的两端分别连接在铰链五J-5和铰链十一 J-1l上；所述第六翻转圆弧杆
18的两端分别连接在铰链六J-6和铰链十二 J-12上。
[0029]所述六个圆弧连杆为第一圆弧连杆19、第二圆弧连杆20、第三圆弧连杆21、第四圆弧连杆22、第五圆弧连杆23和第六圆弧连杆24。所述第一圆弧连杆19的两端分别连接在铰链十三J-13和铰链七J-7上；所述第二圆弧连杆20的两端分别连接在铰链十四J-14和铰链八J-8上；所述第三圆弧连杆21两端分别连接在铰链十五J-15和铰链九J-9上；所述第四圆弧连杆22的两端分别连接在铰链十六J-16和铰链十J-1O上；所述第五圆弧连杆23的两端分别连接在铰链十七J-17和铰链十一 J-1l上；所述第六圆弧连杆24的两端分别连接在铰链十八J-18和铰链十二 J-12上。
[0030]所述上半球面体机构的实现方法:在初始状态时，连接圆形底面、六个三圆弧杆组件、六个翻转圆弧杆、六个圆弧连杆的所有铰链位于同一平面内，是一平面构型；铰链一J-1、铰链二 J-2、铰链三J-3、铰链四J-4、铰链五J-5和铰链六J-6位于所述圆形底面的六个等分点位置；第一三圆弧杆组件的圆弧杆一 7-1和第一三圆弧杆组件的圆弧杆二 7-2、第二三圆弧杆组件的圆弧杆一 8-1和第二三圆弧杆组件的圆弧杆二 8-2、第三三圆弧杆组件的圆弧杆一 9-1和第三三圆弧杆组件的圆弧杆二 9-2、第四三圆弧杆组件的圆弧杆一 10-1和第四三圆弧杆组件的圆弧杆二 10-2、第五三圆弧杆组件的圆弧杆一 11-1和第五三圆弧杆组件的圆弧杆二 11-2、第六三圆弧杆组件的圆弧杆一 12-1和第六三圆弧杆组件的圆弧杆二 12-2的长度以及曲率半径均相同；所述六个翻转圆弧杆的曲率半径均相同且曲率半径等于六个圆弧连杆的曲率半径也等于圆形底面构件的曲率半径；第一三圆弧杆组件的圆弧杆三7-3、第二三圆弧杆组件的圆弧杆三8-3、第三三圆弧杆组件的圆弧杆三9-3、第四三圆弧杆组件的圆弧杆三10-3、第五三圆弧杆组件的圆弧杆三11-3和第六三圆弧杆组件的圆弧杆三12-3的长度和曲率半径相同，其长度与圆形底面构件的半径有关；第一圆弧连杆
19与第一翻转圆弧杆13的长度之和、第二圆弧连杆20与第二翻转圆弧杆14的长度之和、第三圆弧连杆21与第三翻转圆弧杆15的长度之和、第四圆弧连杆22与第四翻转圆弧杆16的长度之和、第五圆弧连杆23与第五翻转圆弧杆17的长度之和、第六圆弧连杆24和第六翻转圆弧杆18的长度之和，这六者相同并且等于圆形底面构件的圆周长的四分之一。
[0031]所述机构在形成上半球面体机构时做以下变化:第一翻转圆弧杆13、第二翻转圆弧杆14、第三翻转圆弧杆15、第四翻转圆弧杆16、第五翻转圆弧杆17和翻转圆弧杆18六分别绕着铰链一 J-1、铰链二 J-2、铰链三J-3、铰链四J-4、铰链五J-5和铰链六J-6向上转动，一直转动到铰链十三J-13、铰链十四J-14、铰链十五J-15、铰链十六J-16、铰链十七J-17和铰链十八J-18重合。此时,六个翻转圆弧杆中的第一翻转圆弧杆13、第二翻转圆弧杆14、第三翻转圆弧杆15、第四翻转圆弧杆16、第五翻转圆弧杆17和第六翻转圆弧杆18分别与六个圆弧连杆中第一圆弧连杆19、第二圆弧连杆20、第三圆弧连杆21、第四圆弧连杆22、第五圆弧连杆23和第六圆弧连杆24位于同一圆周上；第一圆弧连杆19、第一三圆弧杆组件的圆弧杆二 7-2、第二三圆弧杆组件的圆弧杆一 8-1，这三个圆弧杆重合；第二圆弧连杆20、第二三圆弧杆组件的圆弧杆二 8-2、第三三圆弧杆组件的圆弧杆一 9-1，这三个圆弧杆重合；第三圆弧连杆21、第三三圆弧杆组件的圆弧杆二 9-2、第四三圆弧杆组件的圆弧杆一 10-1，这三个圆弧杆重合；第四圆弧连杆22、第四三圆弧杆组件的圆弧杆二 10-2、第五三圆弧杆组件的圆弧杆一 11-1，这三个圆弧杆重合；第五圆弧连杆23、第五三圆弧杆组件的圆弧杆二 11-2、第六三圆弧杆组件的圆弧杆一 12-1，这三个圆弧杆重合；第六圆弧连杆24、第六三圆弧杆组件的圆弧杆二 12-2、第一三圆弧杆组件的圆弧杆一 7-1，这三个圆弧杆重合。此时,上半球面体机构形成。
[0032]与此同时，下半球面体机构的六个翻转圆弧杆向相反的方向做同样的变化，这样最终成为一个完整的空间球面体构型。所述机构在平面构型与空间球面体构型间转变，实现机构平面拓扑结构与空间球面体拓扑结构间的变化。
【权利要求】
1.一种空间球面体机构，包括上半球面体机构和下半球面体机构，其特征在于， 所述上半球面体机构包括圆形底面构件、六个三圆弧杆组件、六个翻转圆弧杆、六个圆弧连杆， 所述圆形底面构件包括第一底面圆弧杆、第二底面圆弧杆、第三底面圆弧杆、第四底面圆弧杆、第五底面圆弧杆和第六底面圆弧杆，所述第一底面圆弧杆一端与第二底面圆弧杆一端通过第一铰链连接，第二底面圆弧杆另一端与第三底面圆弧杆一端通过第二铰链连接，第三底面圆弧杆另一端与第四底面圆弧杆一端通过第三铰链连接，第四底面圆弧杆另一端与第五底面圆弧杆一端通过第四铰链连接，第五底面圆弧杆另一端与第六底面圆弧杆一端通过第五铰链连接，第六底面圆弧杆另一端与第一底面圆弧杆另一端通过第六铰链连接， 所述六个三圆弧杆组件包括第一三圆弧杆组件、第二三圆弧杆组件、第三三圆弧杆组件、第四三圆弧杆组件、第五三圆弧杆组件和第六三圆弧杆组件，所述第一三圆弧杆组件由第一三圆弧杆组件的圆弧杆一、第一三圆弧杆组件的圆弧杆二和第一三圆弧杆组件的圆弧杆三组成，第一三圆弧杆组件的圆弧杆一的一端与第一三圆弧杆组件的圆弧杆三的一端通过铰链十二连接，第一三圆弧杆组件的圆弧杆一的另一端与第一三圆弧杆组件的圆弧杆二的一端通过铰链十三连接，第一三圆弧杆组件的圆弧杆二的另一端与第一三圆弧杆组件的圆弧杆三的另一端固结；第二三圆弧杆组件由第 二三圆弧杆组件的圆弧杆一、第二三圆弧杆组件的圆弧杆二和第二三圆弧杆组件的圆弧杆三组成，第二三圆弧杆组件的圆弧杆一的一端与第二三圆弧杆组件的圆弧杆三的一端通过铰链七连接，第二三圆弧杆组件的圆弧杆一的另一端与第二三圆弧杆组件的圆弧杆二的一端通过铰链十四连接，第二三圆弧杆组件的圆弧杆二的另一端和第二三圆弧杆组件的圆弧杆三的另一端固结；第三三圆弧杆组件由第三三圆弧杆组件的圆弧杆一、第三三圆弧杆组件的圆弧杆二和第三三圆弧杆组件的圆弧杆三组成，第三三圆弧杆组件的圆弧杆一的一端与第三三圆弧杆组件的圆弧杆三的一端通过铰链八连接，第三三圆弧杆组件的圆弧杆一的另一端与第三三圆弧杆组件的圆弧杆二的一端通过铰链十五连接，第三三圆弧杆组件的圆弧杆二的另一端与第三三圆弧杆组件的圆弧杆三的另一端固结；第四三圆弧杆组件由第四三圆弧杆组件的圆弧杆一、第四三圆弧杆组件的圆弧杆二和第四三圆弧杆组件的圆弧杆三组成，第四三圆弧杆组件的圆弧杆一的一端与第四三圆弧杆组件的圆弧杆三的一端通过铰链九连接，第四三圆弧杆组件的圆弧杆一的另一端与第四三圆弧杆组件的圆弧杆二的一端通过铰链十六连接，第四三圆弧杆组件的圆弧杆二的另一端与第四三圆弧杆组件的圆弧杆三的另一端固结；第五三圆弧杆组件由第五三圆弧杆组件的圆弧杆一、第五三圆弧杆组件的圆弧杆二和第五三圆弧杆组件的圆弧杆三组成，第五三圆弧杆组件的圆弧杆一的一端与第五三圆弧杆组件的圆弧杆三的一端通过铰链十连接，第五三圆弧杆组件的圆弧杆一的另一端与第五三圆弧杆组件的圆弧杆二的一端通过铰链十七连接，第五三圆弧杆组件的圆弧杆二的另一端与第五三圆弧杆组件的圆弧杆三的另一端固结；第六三圆弧杆组件由第六三圆弧杆组件的圆弧杆一、第六三圆弧杆组件的圆弧杆二和第六三圆弧杆组件的圆弧杆三组成，第六三圆弧杆组件的圆弧杆一的一端与第六三圆弧杆组件的圆弧杆三的一端通过铰链十一连接，第六三圆弧杆组件的圆弧杆一的另一端与第六三圆弧杆组件的圆弧杆二的一端通过十八铰链连接，第六三圆弧杆组件的圆弧杆二的另一端与第六三圆弧杆组件的圆弧杆三的另一端固结，所述六个翻转圆弧杆包括第一翻转圆弧杆、第二翻转圆弧杆、第三翻转圆弧杆、第四翻转圆弧杆、第五翻转圆弧杆和第六翻转圆弧杆，所述第一翻转圆弧杆的两端分别连接在铰链一和铰链七上；第二翻转圆弧杆的两端分别连接在铰链二和铰链八上；第三翻转圆弧杆的两端分别连接在铰链三和铰链九上；第四翻转圆弧杆的两端分别连接在铰链四和铰链十上；第五翻转圆弧杆的两端分别连接在铰链五和铰链十一上；第六翻转圆弧杆的两端分别连接在铰链六和铰链十二上， 所述六个圆弧连杆包括第一圆弧连杆、第二圆弧连杆、第三圆弧连杆、第四圆弧连杆、第五圆弧连杆和第六圆弧连杆，所述第一圆弧连杆的两端分别连接在铰链十三和铰链七上；第二圆弧连杆的两端分别连接在铰链十四和铰链八上；第三圆弧连杆两端分别连接在铰链十五和铰链九上；第四圆弧连杆的两端分别连接在铰链十六和铰链十上；第五圆弧连杆的两端分别连接在铰链十七和铰链十一上；第六圆弧连杆的两端分别连接在铰链十八和铰链十二上； 所述下半球面体机构与上半球面体机构完全相同，运动过程也相同，只是在形成下半球面体的时候，六个翻转圆弧杆向下翻转，形成下半球面体，当上半球面体机构和下半球面体机构的运动同时进行时，形成一个完整的球面体机构，实现平面拓扑结构与空间球面体拓扑结构的转换。
2.根据权利要求1所述的空间球面体机构，其特征在于，所述上半球面体机构在初始状态时，连接圆形底面构件、六个三圆弧杆组件、六个翻转圆弧杆、六个圆弧连杆的所有铰链位于同一平面内，是一平面构型；铰链一、铰链二、铰链三、铰链四、铰链五和铰链六位于所述圆形底面构件的六个等分点位置；第一三圆弧杆组件的圆弧杆一和第一三圆弧杆组件的圆弧杆二、第二三圆弧杆组件的圆弧杆一和第二三圆弧杆组件的圆弧杆二、第三三圆弧杆组件的圆弧杆一和第三三圆弧杆组件的圆弧杆二、第四三圆弧杆组件的圆弧杆一和第四三圆弧杆组件的圆弧杆二、第五三圆弧杆组件的圆弧杆一和第五三圆弧杆组件的圆弧杆二、第六三圆弧杆组件的圆弧杆一和第六三圆弧杆组件的圆弧杆二的长度以及曲率半径均相同；所述六个圆弧连杆的第一圆弧连杆、第二圆弧连杆、第三圆弧连杆、第四圆弧连杆、第五圆弧连杆和第六圆弧连杆的长度以及曲率半径均相同并且等于第一三圆弧杆组件的圆弧杆一和第一三圆弧杆组件的圆弧杆二、第二三圆弧杆组件的圆弧杆一和第二三圆弧杆组件的圆弧杆二、第三三圆弧杆组件的圆弧杆一和第三三圆弧杆组件的圆弧杆二、第四三圆弧杆组件的圆弧杆一和第四三圆弧杆组件的圆弧杆二、第五三圆弧杆组件的圆弧杆一和第五三圆弧杆组件的圆弧杆二、第六三圆弧杆组件的圆弧杆一和第六三圆弧杆组件的圆弧杆二的长度和曲率半径；所述六个翻转圆弧杆的曲率半径均相同且曲率半径等于六个圆弧连杆的曲率半径也等于圆形底面构件的曲率半径；第一三圆弧杆组件的圆弧杆三、第二三圆弧杆组件的圆弧杆三、第三三圆弧杆组件的圆弧杆三、第四三圆弧杆组件的圆弧杆三、第五三圆弧杆组件的圆弧杆三和第六三圆弧杆组件的圆弧杆三的长度和曲率半径相同，其长度和曲率半径与圆形底面构件以及六个翻转圆弧杆有关；第一圆弧连杆与第一翻转圆弧杆的长度之和、第二圆弧连杆与第二翻转圆弧杆的长度之和、第三圆弧连杆与第三翻转圆弧杆的长度之和、第四圆弧连杆与第四翻转圆弧杆的长度之和、第五圆弧连杆与第五翻转圆弧杆的长度之和、第六圆弧连杆和第六翻转圆弧杆的长度之和，这六者相同并且等于圆形底面构件的圆周长的四分之一，所述上半球面体机构在形成上半球面体时，第一翻转圆弧杆、第二翻转圆弧杆、第三翻转圆弧杆、第四翻转圆弧杆、第五翻转圆弧杆和第六翻转圆弧杆分别绕着铰链一、铰链二、铰链三、铰链四、铰链五和铰链六向上转动，一直转动到铰链十三、铰链十四、铰链十五、铰链十六、铰链十七和铰链十八重合，此时，所述六个翻转圆弧杆中的第一翻转圆弧杆、第二翻转圆弧杆、第三翻转圆弧杆、第四翻转圆弧杆、第五翻转圆弧杆和第六翻转圆弧杆分别与所述六个圆弧连杆中第一圆弧连杆、第二圆弧连杆、第三圆弧连杆、第四圆弧连杆、第五圆弧连杆和第六圆弧连杆位于同一圆上；第一圆弧连杆、第一三圆弧杆组件的圆弧杆二、第二三圆弧杆组件的圆弧杆一，这三个圆弧杆重合；第二圆弧连杆、第二三圆弧杆组件的圆弧杆、第三三圆弧杆组件的圆弧杆一，这三个圆弧杆重合；第三圆弧连杆、第三三圆弧杆组件的圆弧杆二、第四三圆弧杆组件的圆弧杆一，这三个圆弧杆重合；第四圆弧连杆、第四三圆弧杆组件的圆弧杆二、第五三圆弧杆组件的圆弧杆一，这三个圆弧杆重合；第五圆弧连杆、第五三圆弧杆组件的圆弧杆二、第六三圆弧杆组件的圆弧杆一，这三个圆弧杆重合；第六圆弧连杆、第六三圆弧杆组件的圆弧杆二、第一三圆弧杆组件的圆弧杆一，这三个圆弧杆重合。
【文档编号】B25J9/00GK103963046SQ201410145228
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月11日 优先权日:2014年4月11日
【发明者】王汝贵, 郑安平, 吴晓波, 杨洲, 邹清明, 李烨勋, 陈辉庆 申请人:广西大学