带有集成膜的平面折展/扭转柔顺接头

相关申请的交叉引用

本申请要求美国非临时专利申请no.16/238028(申请日为2019年1月2日，标题为“membraneintegratedlaminaemergenttorsionjoint”)的优先权，其要求美国临时专利申请no.62/740868(申请日为2018年10月3日)的优先权，这些文献的内容整个被本文参引。

关于联邦资助研究的声明

本发明是在国家科学基金会授予的grantno.1663345下在政府支持下完成。政府拥有本发明的某些权利。

本发明涉及柔性机构，更具体地说，涉及一种具有集成膜的平面折展/扭转柔顺(let)接头。

背景技术：

柔性机构是可变形的单件结构，它设置成通过结构的弹性来传递施加的力和/或位移。平面折展/扭转柔顺机构(lem)是柔性机构的子集。lem通常由平面材料(即薄片)制造。lem可以通过从制造的平面(即制造平面)凸出的运动而设置成(例如通过施加的力)非平面的形状。可以通过一个或多个let接头来方便该运动。

let接头也可以用于代表性折叠结构。代表性折叠结构的性能类似于在规定了优选折叠位置的薄片中的预制折叠，且在某些情况下限定了优选(或要求)的折叠方向。代表性折叠结构在基于折展式工艺的应用中很有利，该应用需要在优选的位置和/或方向上进行折叠，以便合适地操作。

lem和/或代表性折叠结构的操作可以大致取决于let接头的功能。对于需要精度和可靠性的应用，希望let接头具有绕接头轴线(即折叠轴线、铰链轴线等)的相对无限制旋转(即低扭转刚性)以及沿其它方向的相对受限运动(即高刚性)。因此，需要一种新颖的let接头，该let接头提供绕接头轴线的低扭转刚性，同时保持沿其它方向的高刚性。

技术实现要素：

总的来说，本发明介绍了一种let接头，该let接头包括膜，以便减少或消除与let接头的操作(例如运动)相关联的某些运动和/或位移。带有集成膜的let接头(即m-let)可以用作用于薄片凸起(即弹出)机构的铰链和/或用作代表性折叠结构(例如用于基于折展式工艺的机构)。膜保证let-接头从平面状态(即展开状态)到非平面状态(即折叠状态)的精确的可重复的转变，反之亦然。

介绍一种带有集成膜的let接头作为本发明的一个可行实施例。带有集成膜的let接头包括基本彼此平行的扭转段。各扭转段能够沿在各扭转段的端部之间的长度进行扭曲运动。第一部件和第二部件通过扭转段来联接，并可以通过铰链式运动而设置成折叠构型或展开构型，该铰链式运动由一个或多个扭转段的扭曲运动来方便地进行。带有集成膜的let接头包括与至少第一部件和第二部件联接的膜。该膜允许铰链式运动，但是减少或防止其它运动。

在一些实施例中，铰链式运动可以包括一个或多个扭转段的扭曲，而其它运动可以包括一个或多个扭转段的平面内拉伸变形和/或平面内旋转变形。另外，其它运动可以包括沿减小在扭转段之间的间距的方向的运动。因此，在一些实施例中，let接头还可以包括止动块，以便也减少或防止所述其它运动。

介绍一种用于减少平面折展/扭转柔顺机构中的连带运动的方法作为本发明的另一可行实施例。该方法包括使得膜与平面层联接(例如粘接)，该平面层限定了在第一部件和第二部件之间的多个扭转段。该方法还包括折叠第一部件和第二部件。折叠操作包括向第一部件或第二部件施加力。这样施加的力导致(i)多个扭转段中的至少一个扭转段的扭曲运动以及(ii)多个扭转段中的至少一个扭转段的连带运动。膜用于允许扭曲运动，但是阻止连带运动。

介绍一种用于折展式机构的代表性折叠结构作为本发明的另一可行实施例。代表性折叠结构包括第一部件和第二部件，该第一部件和第二部件可根据由let接头提供的运动而设置成折叠构型或展开构型，该let接头联接在第一部件和第二部件之间。膜粘接在由处于展开构型的第一部件和第二部件限定的平面表面上。该膜允许let接头沿第一方向进行第一铰链式运动，并阻止let沿与第一方向相反的第二方向进行第二铰链式运动。

在下面详细说明和它的附图中进一步解释了本发明的前述示例概述以及本发明的其它示例目的和/或优点以及实现本发明的方式。

附图说明

图1a是根据本发明的可行实施例的处于展开构型的外let接头的可行实施例的透视图。

图1b是根据本发明的可行实施例的处于可能的折叠构型的外let接头的透视图。

图2a是根据本发明的可行实施例的外let接头的平面图，扭转段进行可能的拉伸变形。

图2b是根据本发明的可行实施例的外let接头的平面图，扭转段进行可能的旋转变形。

图3a是根据本发明实施例的m-let接头的分解透视图，该m-let接头有双层结构，具有整个粘接在外let接头上的膜。

图3b是根据本发明实施例的m-let接头的分解透视图，该m-let接头有双层结构，具有局部粘接在外let接头上的膜。

图4a是根据本发明实施例的m-let接头的分解透视图，该m-let接头有夹层结构，具有整个粘接在两个外let接头之间的膜。

图4b是根据本发明实施例的m-let接头的分解透视图，该m-let接头有夹层结构，具有局部粘接在两个外let接头之间的膜。

图5是根据本发明的可行实施例的具有止动块的外部m-let接头的平面图。

图6a是根据本发明的可行实施例的处于展开构型的内let接头的透视图。

图6b是根据本发明的可行实施例的处于可行的折叠构型的内let接头的透视图。

图7a是根据本发明的可行实施例的内let接头的平面图，扭转段进行可能的拉伸变形。

图7b是根据本发明的可行实施例的内let接头的平面图，扭转段进行可能的旋转变形。

图8a是根据本发明实施例的m-let接头的分解透视图，该m-let接头有双层结构，具有整个粘接在内let接头上的膜。

图8b是根据本发明实施例的m-let接头的分解透视图，该m-let接头有双层结构，具有局部粘接在内let接头上的膜。

图9a是根据本发明实施例的m-let接头的分解透视图，该m-let接头有夹层结构，具有完全粘接在两个内let接头之间的膜。

图9b是根据本发明实施例的m-let接头的分解透视图，该m-let接头有夹层结构，具有局部粘接在两个内let接头之间的膜。

图10是根据本发明的可行实施例的具有止动块的内部m-let接头的平面图。

图11a是根据本发明实施例的、用于双层m-let接头的膜和外let接头的透视图。

图11b是根据本发明实施例的、处于展开构型的双层外部m-let接头的透视图。

图11c是根据本发明实施例的、处于可行的折叠构型的双层外部m-let接头的透视图。

图12a是根据本发明实施例的、用于夹层外部m-let接头的膜和两个类似let接头的透视图。

图12b是根据本发明实施例的、处于展开构型的夹层外部m-let接头的透视图。

图12c是根据本发明实施例的、处于可行的折叠构型的夹层外部m-let接头的透视图。

图13a是包括六个let接头的折展式工艺四面体旋转环的透视图，其中没有集成膜。

图13b是包括六个膜集成的let接头的折展式工艺四面体旋转环的透视图。

附图中的部件并不需要相对于彼此按比例。在全部附图中，相同的参考标号表示相应部件。

具体实施方式

刚性平面材料的特定区域可以形成用于向通常刚性的平面材料提供柔性的结构。可以根据与刚性、可成形性、热膨胀等相关的特性而从多种材料类型中选择平面材料。例如，适用于平面材料的材料类型可以包括(但不局限于)金属、塑料和晶体类型。在平面材料中形成的结构的尺寸可以根据应用来缩放成较大(例如米)或较小(例如微米)。结构的形成可以以各种方式来完成，包括(但不局限于)多种方法，这些方法包括模制、机加工或蚀刻。所述结构可以包括在单一材料件中形成的刚性部件，或者可以包括由不同材料件形成并联接(例如焊接、粘接、紧固等)在一起以便形成机构的部件和结构。

一种这样的结构是平面折展/扭转柔顺(即let)接头，且平面折展/扭转柔顺机构(lem)可以制造成包括一个或多个let接头。let接头方便部件(即小面、侧面等)从展开(即平面、薄片)状态(即构型)运动至折叠(即非平面、薄片凸起)状态(即构型)。例如，let接头可以提供在第一部件和第二部件之间的铰链式运动。为了提供铰链式运动，let接头可以包括两组(或更多组)平行的扭转段。扭转段和部件的布置可以不同地实现，以便适应各种铰链需求，包括(但不局限于)运动范围、运动的容易性和折叠宽度(半径)。

通过一组两个(或更多)扭转段而在外部边缘处联接第一和第二部件的let接头实施例称为外let接头。在图1a中表示了外let接头实施例的透视图。图1a中所示的示例外let接头100由单一平面材料件来形成，并包括第一部件部分(即第一部件)110、第二部件部分(即第二部件)115和扭转段120。let接头中的扭转段的数目可以根据let接头的需求，例如柔性和弯曲半径。图1a中所示实施例包括第一扭转段部分(即第一扭转段)121和第二扭转段部分(即第二扭转段)122。第一扭转段121通过第一连接块部分(即第一连接块)125而与第一部件110联接(例如附接)。第二扭转段122通过第二连接块部分(即第二连接块)130而与第二部件115联接(例如附接)。扭转段120的端部部分(即端部)通过框架段部分(即框架段)而连接在一起。如图1a中所示，第一框架段部分(即第一框架段)123和第二框架段部分(即第二框架段)124联接第一扭转段121和第二扭转段122。

在一些实施例中，外let接头可以包括超过两个扭转段。在这些实施例中，相邻的扭转段可以通过框架段而连接在一起，以便形成多对扭转段，且所述多对扭转段可以通过联接块而联接在一起。

图1a中所示的外let接头处于展开(即平面)构型。该构型通常是制造构型，并可以是let接头的静止(即平衡)状态。在展开构型中，第一部件110、第二部件115和扭转段120基本对齐并限定了平面(即x-y平面或制造平面)。在展开状态中限定的平面可以用作介绍let接头运动的参考。例如，可以介绍平面部件(即薄片)的运动是从该平面凸起(即薄片凸起)的运动。

图1b是根据本发明实施例的、处于可行的折叠构型的外let接头100的透视图。第一部件110和第二部件115可以通过铰链式运动而设置成折叠状态，该铰链式运动可以通过一个或多个扭转段120的扭曲运动来进行。如图1b中所示，力135可以施加给部件(例如第二部件115)，以便产生第一扭转段121的第一扭曲运动140和第二扭转段122的第二扭曲运动145。各扭转段的扭曲运动可以不同。扭转段的扭曲通常沿着在扭转段的端部部分之间的扭转段的长度部分(即长度)。如图1a中所示，第一框架段124和第二框架段部分分别位于扭转段的第一端部部分和第二端部部分处。

在一些实施例中，折叠构型可以是静态构型，因此一旦设置，就不需要附加的力来保持该折叠构型。也可选择，折叠构型可以是动态构型，因此，部件只有在施加力时才能保持彼此成一定角度，且在除去该力之后，部件可以通过弹簧作用而返回至展开状态，该弹簧作用使得扭转元件展开。

如图1b中所示，施加的力135可以设置第一部件110和第二部件115的相对位置，以使得它们限定一角度，该角度具有与扭转段120相对应(例如在空间上近似对齐)的顶点。在一些实施例中，在折叠构型中的角度可以是连续角度范围(例如在0度和180度之间)的任何角度。而且，在一些实施例中，折叠构型的特定角度可以对应于施加力135的大小和/或扭转段120的扭转刚性(即柔性)。

在一些实施例中，扭转段120的柔性的增加可以便于增加角位移和/或减小用于铰链式运动所需的力。不过，增加柔性可能会允许除了铰链式运动之外(或代替铰链式运动)的其它运动。这些其它运动(即连带运动)可能是不希望的，因为它们可能通过使铰链式运动和/或产生的折叠结构变形而对铰链式运动的精度和/或铰链式运动的可重复性产生负面影响。另外，这些其它运动可能对let接头的稳定性(例如保持位置的能力)和/或let接头的耐久性(例如在断裂前的运动次数)产生负面影响。

在图2a中表示了外let接头可能进行的不希望的运动(即其它运动)的一个实例。在第一部件110和/或第二部件115上施加(例如在制造平面中)的拉伸负载(即力)210可以使得扭转元件弯曲分开，从而增加在第一扭转段121和第二扭转段122之间的间距200。同样地，施加在第一部件110和/或第二部件115上的压缩负载(未示出)(例如，在制造平面中)可以使扭转元件弯曲在一起并减小第一扭转段121与第二扭转段122之间的间距200。除了上述负面影响，当在操作过程中在扭转段之间的间距200减小至零(即使扭转段相互接触)时，let接头的运动可能受到阻碍或防碍。

在图2b中表示了外let接头可能进行的不希望的运动(即其它运动)的另一实例。如图所示，在第二部件115(和/或第一部件110)上施加的力矩220(例如在制造平面中)可以使得第二部件115在制造平面中旋转。另外，旋转运动(即变形)可以减小在第一扭转段121和第二扭转段122之间的间距200。

为了防止不希望的其它运动(即连带运动)(例如见图2a、图2b)，同时并不对所希望的铰链式运动(例如见图1b)产生负面影响，膜可以固定在外let接头100上。膜可以以多种方式固定，包括但不局限于粘附(即粘接)、紧固或焊接。另外，膜的全部或一部分可以固定到外let接头100上。将膜与外let接头100集成以便形成外部膜集成的let接头(即外部m-let接头)可以使用双层结构或夹层结构来实现。

图3a是根据本发明实施例的外部m-let接头的分解透视图，该外部m-let接头有双层结构，具有整个粘接在外let接头上的膜。膜300粘接在外let接头100的一个侧面(即一个表面)上，以便形成双层结构。对于该实施例，在膜300的整个区域(即如由阴影线所示)以及第一部件110、第二部件115和扭转段120之间粘接。在粘接后，膜的拉伸强度抵消了平面内(例如x-y平面)的拉伸或旋转负载，否则该拉伸或旋转负载可能引起不希望的运动(例如图2a、图2b)。

图3b是根据本发明实施例的m-let接头的分解透视图，该m-let接头有双层结构，具有局部粘接在外let接头上的膜。膜300粘接在外let接头100的一个侧面上，以便形成双层结构。对于该实施例，在膜300的一部分上面没有粘接(例如，如图3b中的深色阴影所示)，从而使得膜300联接(例如粘接)在第一部件110和第二部件115上，但并不粘接在扭转段120上。

膜可以降低let接头对于其它运动(即不希望的运动)的柔性，而不会降低let接头对于铰链式运动的柔性。由于在膜的弯曲变形和扭转段的扭转变形之间的联接，完全粘接(即粘附)的m-let接头(即图3a)可以在铰链式运动中有比局部粘接的m-let接头(即图3b)更大的刚性。由于在扭转段120中的扭曲运动，在完全粘接的m-let接头(图3a)中可以有比局部粘接的m-let接头(图3b)更大的膜分层机会。当在完全粘接的m-let接头中确实发生分层时，m-let接头仍然可以用作局部粘接的m-let接头。

图4a是m-let接头的分解透视图，该m-let接头有夹层结构，具有集成在两个相应的(例如基本类似的)外let接头之间的膜。如图所示，膜300粘接在第一外let接头100a和第二外let接头100b之间，以便形成夹层结构。对于该实施例，在膜300的整个区域(即如由阴影线所示)以及外let接头100a、100b的第一部件110a、110b、第二部件115a、115b和扭转段120a、120b(和联接块)之间粘接。

图4b是根据本发明实施例的m-let接头的分解透视图，该m-let接头有夹层结构，具有局部粘接在两个外let接头之间的膜。如图所示，膜300粘接在第一外let接头100a和第二外let接头100b之间，以便形成夹层结构。对于该实施例，在膜310的一部分上面没有粘接(例如，如图4b中的深色阴影所示)，以使得膜300粘接在外let接头100a、100b的第一部件110a、110b和第二部件115a、115b上，但并不粘接在扭转段120a、120b上。

外let接头100a和100b通常在形状上基本类似，但是厚度可以不同。而且，外let接头100a和100b的形状可以不同，只要铰链式运动不受影响即可。例如，当第一部件110a的(平面)形状与相应第一部件110b的(平面)形状不同时，在扭转段120a、120b(和联接块)基本类似(例如具有相同的尺寸/形状)时铰链式运动将不受影响。

膜300在拉伸和压缩之间可以有明显的区别。膜300可以在拉伸方面具有刚性，但是可以在压缩时弯曲(即折叠、起皱)。可以利用在拉伸和压缩性能之间的差异来形成单向接头。例如，当第一部件110和第二部件115沿远离膜300的方向折叠在一起时(即，使得所述膜形成折叠的外层)，该膜将处于拉伸中。因此，膜的拉伸可以用于阻止或防止沿一个方向的运动。

当第一部件110和第二部件115沿朝向膜300的方向折叠在一起时(即，使得第一和第二部件形成折叠中的外层)，膜将处于压缩，并可以发生弯曲。与局部粘接的m-let接头相比，完全粘接的m-let接头弯曲的可能性更小。可以通过将膜容纳在夹层结构中的let接头层之间而进一步限制弯曲。在一些实施例中，至少一个止动块特征可以用于进一步防止弯曲。

图5是根据本发明的可行实施例的双层外部m-let接头的平面图。如图所示，m-let接头包括止动块部分(即止动块)500。该止挡块500与第一扭转段121邻接并与第一联接块125对齐。如图所示，止动块500减小了在第一扭转段121和第二扭转段122之间的间距。这样减小间距限制了第一扭转段121和第二扭转段122可以压向一起的距离。在一些实施例中，这种限制可以防止膜300被压缩至弯曲屈服点。在一些实施例中，止动块还可以帮助膜来将铰链式运动限制于单个方向(例如在单向代表性折叠结构中)。

双层外部m-let接头可以用于创建单向代表性折叠结构。对于大部分折展式工艺风格的设计，希望使用可单向旋转的接头来用于代表性折叠结构，以便保证凸脊和凹谷的折叠均等性。由于基于折展式工艺的机构通常是制造成平面状态，因此，制造后的位置表示了变化点，其中，接头可以向上或向下折叠成凸脊或凹谷的折叠物，因此，限定了折痕方向的接头结构可以很有价值。如图5中所示，膜300胶接在具有止动块500的let接头的背面上，目的是防止相邻部件(例如第一部件110和第二部件115)在折叠处(即凸脊折叠)向上折叠至平面(xy平面)外。

也可以通过在两组(或更多组)平行扭转段的内边缘处联接第一部件和第二部件来实现let接头。这种实施例称为内let接头。在图6a中表示了内let接头(即内部let)的实例的透视图。示例的内let接头600可以由单一平面材料件来制造，并可以包括第一部件部分(即第一部件)610、第二部件部分(即第二部件)615和扭转段部分620。在内let接头中的扭转段的数量可以基于let接头的需要，例如柔性和弯曲半径。图6a所示实施例包括第一扭转段部分(即第一扭转段)621和第二扭转段部分(即第二扭转段)624。第一扭转段621通过联接块部分(即联接块)625而与第二扭转段622联接(例如直接联接)。各扭转段的各端部部分(即端部)通过框架段部分(即框架段)而与部件连接。如图6a中所示，第一框架段部分(即第一框架段)623和第二框架段部分(即第二框架段)624使得第一扭转段621与第一部件610联接。第三框架段部分(即第三框架段)633和第四框架段部分(即第四框架段)634使得第二扭转段622与第二部件615联接。在一些实施例中，内let接头600可以包括超过两个扭转段。在这些实施例中，相邻扭转段可以通过框架段而连接在一起，以便形成多对扭转段，且所述多对扭转段可以通过联接块而联接在一起。

图6b是根据本发明实施例的、处于可行的折叠构型的内let接头600的透视图。第一部件610和第二部件615可以通过铰链式运动而设置成该折叠构型，该铰链式运动可以通过使一个或多个扭转段620扭曲而进行。如图6b中所示，力635可以施加至部件(例如第二部件615)上，以便产生第一扭转段621的第一扭曲运动640和第二扭转段622的第二扭曲运动645。各扭转段的扭曲运动可以沿着扭转段的长度部分(即长度)。各扭转段的长度部分位于各扭转段的端部部分之间。如图所示，各扭转段的端部部分可以与框架段邻接。

内let接头的功能类似于外let接头。与外let接头相同，除了铰链式运动之外(或替代铰链式运动)，内let接头的扭转段中的增加的柔性可以允许其它运动(即连带运动、不希望的运动等)。

在图7a中表示了内let接头可能进行的不希望的运动(即其它运动)的一个实例。如图所示，施加在(例如，在制造平面中的)第一部件610和/或第二部件615上的拉伸负载(即力)710可以增加在第一扭转段621和第一部件610之间和/或在第二扭转段622和第二部件615之间的间距。或者，施加在第一部件610和第二部件615之间的压缩负载(未示出)可以减小在各扭转段和它的相应部件之间的间距。

在图7b中表示了内let接头可能进行的不希望的运动(即其它运动)的另一实例。如图所示，在第二部件615(和/或第一部件610)上施加的力矩720(例如在制造平面中)可以使第二部件615在制造平面中旋转(即相对于第一部件610)。另外，旋转运动(即变形)可以减小在第一扭转段621和/或第二扭转段622以及它的相应部件之间的间距。

与外let接头相同，为了防止不希望的其它运动(即连带运动)，同时并不对所希望的铰链式运动产生负面影响，膜可以与内let接头600联接(例如粘接、紧固、焊接等)。另外，膜的全部或一部分可以在双层结构或夹层结构中固定到内let接头600上。

图8a是根据本发明实施例的内部m-let接头的分解透视图，该内部m-let接头有双层结构，具有整个粘接在内let接头600上的膜800。膜800粘接到内let接头600的一个侧面上，以便形成双层结构。对于该实施例，在膜800的整个区域(即如阴影线所示)以及第一部件610、第二部件615、联接块625和扭转段620(例如第一扭转段621和第二扭转段622)之间粘接。粘接之后，膜的拉伸强度抵消(即阻止)平面内(例如，x-y平面)拉伸或旋转负载，否则该拉伸或旋转负载可能引起不希望的运动，如图7a和7b中所示。

图8b是根据本发明实施例的m-let接头的分解透视图，该m-let接头有双层结构，具有局部粘接在内let接头上的膜。膜800粘接在外let接头600的一个侧面上，以便形成双层结构。对于该实施例，在膜810的一部分上面没有粘接(例如，如图8b中的深色阴影所示)，以使得膜800粘接在第一部件610和第二部件615上，但并不粘接在扭转段620(例如第一扭转段621和第二扭转段622)和联接块625上。

图9a是内部m-let接头的分解透视图，该内部m-let接头有夹层结构，具有集成在两个对应的(例如类似的)内let接头600a、600b之间的膜。如图所示，膜800粘接在第一内let接头600a和第二内let接头600b之间，以便形成夹层结构。对于该实施例，在膜800的整个区域(即，如阴影线所示)以及第一部件610a、610b、第二部件615a、615b、第一扭转段621a、621b、第二扭转段622a、622b和联接块625a、625b之间粘接。

图9b是根据本发明实施例的m-let接头的分解透视图，该m-let接头有夹层结构，具有局部粘接在两个内let接头之间的膜。如图所示，膜800粘接在第一内let接头100a和第二内let接头100b之间，以便形成夹层结构。对于该实施例，在膜810的一部分上面没有粘接(例如，如图9b中的深色阴影所示)，以使得膜800粘接在第一部件610a、610b、第二部件615a、615b上，但并不粘接在第一扭转段621a、621b、第二扭转段622a、622b或联接块625a、625b上。

内let接头600a和600b的形状通常基本类似，但是厚度可以不同。而且，内let接头600a和600b的形状可以不同，只要不影响铰链式运动即可。例如，当第一部件610a的(平面)形状与相应第一部件610b的(平面)形状不同时，当扭转段(和联接块)基本类似(例如具有相同的尺寸/形状)时，将不影响铰链式运动。

在一些实施例中，可以在内部m-let连接中使用至少一个止动块特征部。如前所述，止动块可以帮助防止膜弯曲和阻止沿特定方向折叠。图10是根据本发明的可行实施例的、具有止动块的内部m-let接头的平面图。如图所示，let接头包括第一止动块部分(即第一止动块)1010和第二止动块部分(即第二止动块)1020。第一止动块1010与第一部件610邻接，并且第二止动块1020与第二部件615邻接。止动块可以各自与联接块625对齐。第一止动块1010减小了在第一部件610和第一扭转段621之间的间距，而第二止动块1020减小了在第二部件615和第二扭转段622之间的间距。间距的减小防止膜800被压缩(即沿y方向)至弯曲屈服点。在一些实施方案中，止动块还可以帮助膜将铰链式运动限制在单个方向(例如在单向代表性折叠结构中)。

双层内部m-let接头可以用于形成单向代表性折叠结构。如图10中所示，膜800胶接在内let接头的背面上，并添加有两个止动块1010、1020，以便防止相邻部件610、615向上折叠至平面(即x-y平面)外。止动块1010、1020还帮助消除膜弯曲的危险。

图11a是膜和let接头以及双层m-let接头在将该膜固定于let接头上之前的透视图。接头是具有四个扭转段的外let接头。在该实施例中，let接头由单片聚丙烯材料制造(例如机械加工)，膜由金属玻璃制造。图11b是在将膜固定于let接头上之后处于展开构型的双层m-let接头的透视图。图11c是根据本发明实施例的、处于折叠构型的双层m-let接头的透视图。

m-let并不依靠膜来用于对压缩力的明显阻力。不过，在夹层m-let中，膜被限制在两个let层之间，这提供了相当大的抗弯曲性。由于在完全粘接的m-let中未支承的膜长度很小，因此弯曲也受到限制。

图12a是根据本发明实施例的、用于夹层m-let接头的膜和两个let接头的透视图。let接头基本相同。各let接头是具有四个扭转段的外let接头。在该实施例中，各let接头由单片聚丙烯材料构成(例如机械加工)，膜由金属玻璃构成。图12b是在将膜固定于let接头之间之后处于展开构型的夹层m-let接头的透视图，而图12c是处于折叠构型的夹层m-let接头的透视图。

m-let接头可用于多种柔性机构设计。例如，基于折展式工艺的柔性机构可以包括一个或多个代表性折叠结构，该代表性折叠结构包括m-let接头的实施例。基于折展式工艺的柔性机构的实例是四面体旋转环。

四面体旋转环是允许无限旋转的n个接头的连接体。图13a是包括六个let接头的折展式工艺四面体旋转环的透视图。特别是，图13a表示了使用常规let接头的完全柔顺的六接头四面体旋转环。没有集成膜的let接头包括由于let接头的连带运动(例如平面内旋转)而在接头处引起的位移(例如变形)。如图所示，变形还导致在扭转段之间的接触。

图13b是包括带有集成膜的let接头的折展式工艺四面体旋转环的透视图。特别是，图13b表示了图13a的四面体旋转环，但是let接头由m-let接头(即夹层结构，局部粘接)代替。如图所示，由连带运动引起的变形已经减小。与图13a中的接头不同，平面内旋转变形可忽略(例如见图2b)，且在扭转段之间没有接触。

带有集成膜的平面折展/扭转柔顺(m-let)接头在与所希望的铰链式运动相对应的方向上相对柔性，而在与不希望的连带运动相对应的方向上相对刚性。m-let接头集成为代表性折叠结构减少了连带运动，并提高了精度和可重复性。膜集成结构可以有导致单向运动的特征，这特别有助于基于折展式工艺的机构的、离开初始平坦状态(也是变化点)和进入所希望构型的引导运动。

应当理解，在前述说明中，当元件(例如层、区域或部件)被称为在另一元件上或者与另一元件连接或联接时，它可以直接在所述另一元件上或与所述另一元件连接或联接，或者可以存在一个或多个中间元件。相反，当元件被称为直接在另一元件或层上或者直接与另一元件或层连接或联接时，将不存在中间元件或层。尽管在整个详细说明书中可能没有使用直接在其上或者直接连接或联接的术语，但是表示为直接在其上或者直接连接或联接的元件也可以这样理解。本申请的权利要求可以进行修改，以便陈述在说明书中所述或在附图中所示的示例关系。

当在本说明书中使用时，单数形式可以包括复数形式，除非根据上下文明确地指示特殊情况。除了附图中所示的方位之外，空间相对术语(例如上面、上方、上部、下面、下方、低于、下部等)还将包含设备在使用或操作中的不同方位。在一些实施例中，高于和低于的相对术语可以分别包括竖直地高于和竖直地低于。在一些实施例中，术语“邻近”可以包括横向邻近或水平邻近。

尽管已经如本文中所述示例说明了所述实施例的特定特征，但是本领域技术人员现在将想到很多变化、替换、改变和等效物。因此，应当理解，附加权利要求书将覆盖落入实施例范围内的所有这些变化和改变。应当理解，它们只是通过实例来表示，并不是限制，可以在形式和细节上进行各种改变。本文所述的装置和/或方法的任何部分可以组合成任何组合，除了相互排斥的组合。本文所述实施例可以包括所述的不同实施例的功能、部件和/或特征的各种组合和/或子组合。