一種空間球面體機構的制作方法
【專利摘要】一種空間球面體機構，包括上半球面體機構和下半球面體機構。所述上半球面體機構包括圓形底面構件、六個三圓弧桿組件、六個翻轉圓弧桿、六個圓弧連桿；下半球面體機構與上半球面體機構完全相同，運動過程也相同，只是在形成下半球面體的時候，所述六個翻轉圓弧桿向下翻轉，形成下半球面體，當上半球面體機構和下半球面體機構的運動同時進行時，形成一個完整的球面體機構，實現平面拓撲結構與空間球面體拓撲結構的轉換。所述空間球面體機構能夠應用于包裝機器人、現代制造業、航空航天以及其他工業領域。
【專利說明】一種空間球面體機構
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種機構領域，特別是一種空間球面體機構。
技術背景
[0002]機構學是著重研究機械中機構的結構和運動等問題的學科。機構學形成于18世紀的第一次工業革命時期，從機械力學中獨立出來。從歷史發展來看，機構學的研究和應用主要經歷了三個階段:機構的啟蒙與發展時期、機構的快速發展時期、現代機構學。在機構學的快速發展時期，機構學逐漸成為一門獨立的學科，控制論與信息技術的發展使機構學發展成為現代機構學。機構學領域主要針對三個核心問題進行研究，即機構的構型原理與新機構的發明創造，機構運動學與動力學分析根據運動學與動力學性能評價設計機構。機構的創新是機械設計中的永恒主題，要設計出新穎、合理、有用的機構需要實踐與理論的綜合。目前，機構學的研究已取得了一定的成果，但在機構的創新方面仍需要更大的進步。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是提出一種空間球面體機構及其實現方法，所述機構能夠在平面構型與空間球面體構型間轉變，實現機構在平面拓撲與空間球面體拓撲結構之間變化。在初始位置時，所述機構各鉸鏈位于同一平面內，在運動過程中各個鉸鏈處于空間位置，通過桿件以及鉸鏈的合并最終成為球面體構型。
[0004]本發明通過以下技術方案達到上述目的:一種空間球面體機構，包括上半球面體機構和下半球面體機構。
[0005]所述上半球面體機構包括圓形底面構件、六個三圓弧桿組件、六個翻轉圓弧桿、六個圓弧連桿。
[0006]所述圓形底面構件包括第一底面圓弧桿、第二底面圓弧桿、第三底面圓弧桿、第四底面圓弧桿、第五底面圓弧桿和第六底面圓弧桿,所述第一底面圓弧桿一端與第二底面圓弧桿一端通過第一鉸鏈連接，第二底面圓弧桿另一端與第三底面圓弧桿一端通過第二鉸鏈連接，第三底面圓弧桿另一端與第四底面圓弧桿一端通過第三鉸鏈連接，第四底面圓弧桿另一端與第五底面圓弧桿一端通過第四鉸鏈連接，第五底面圓弧桿另一端與第六底面圓弧桿一端通過第五鉸鏈連接，第六底面圓弧桿另一端與第一底面圓弧桿另一端通過第六鉸鏈連接。
[0007]所述六個三圓弧桿組件包括第一三圓弧桿組件、第二三圓弧桿組件、第三三圓弧桿組件、第四三圓弧桿組件、第五三圓弧桿組件和第六三圓弧桿組件，所述第一三圓弧桿組件由第一三圓弧桿組件的圓弧桿一、第一三圓弧桿組件的圓弧桿二和第一三圓弧桿組件的圓弧桿三組成，第一三圓弧桿組件的圓弧桿一的一端與第一三圓弧桿組件的圓弧桿三的一端通過鉸鏈十二連接，第一三圓弧桿組件的圓弧桿一的另一端與第一三圓弧桿組件的圓弧桿二的一端通過鉸鏈十三連接，第一三圓弧桿組件的圓弧桿二的另一端與第一三圓弧桿組件的圓弧桿三的另一端固結；第二三圓弧桿組件由第二三圓弧桿組件的圓弧桿一、第二三圓弧桿組件的圓弧桿二和第二三圓弧桿組件的圓弧桿三組成，第二三圓弧桿組件的圓弧桿一的一端與第二三圓弧桿組件的圓弧桿三的一端通過鉸鏈七連接，第二三圓弧桿組件的圓弧桿一的另一端與第二三圓弧桿組件的圓弧桿二的一端通過鉸鏈十四連接，第二三圓弧桿組件的圓弧桿二的另一端和第二三圓弧桿組件的圓弧桿三的另一端固結；第三三圓弧桿組件由第三三圓弧桿組件的圓弧桿一、第三三圓弧桿組件的圓弧桿二和第三三圓弧桿組件的圓弧桿三組成，第三三圓弧桿組件的圓弧桿一的一端與第三三圓弧桿組件的圓弧桿三的一端通過鉸鏈八連接，第三三圓弧桿組件的圓弧桿一的另一端與第三三圓弧桿組件的圓弧桿二的一端通過鉸鏈十五連接，第三三圓弧桿組件的圓弧桿二的另一端與第三三圓弧桿組件的圓弧桿三的另一端固結；第四三圓弧桿組件由第四三圓弧桿組件的圓弧桿一、第四三圓弧桿組件的圓弧桿二和第四三圓弧桿組件的圓弧桿三組成，第四三圓弧桿組件的圓弧桿一的一端與第四三圓弧桿組件的圓弧桿三的一端通過鉸鏈九連接，第四三圓弧桿組件的圓弧桿一的另一端與第四三圓弧桿組件的圓弧桿二的一端通過鉸鏈十六連接，第四三圓弧桿組件的圓弧桿二的另一端與第四三圓弧桿組件的圓弧桿三的另一端固結；第五三圓弧桿組件由第五三圓弧桿組件的圓弧桿一、第五三圓弧桿組件的圓弧桿二和第五三圓弧桿組件的圓弧桿三組成,第五三圓弧桿組件的圓弧桿一的一端與第五三圓弧桿組件的圓弧桿三的一端通過鉸鏈十連接，第五三圓弧桿組件的圓弧桿一的另一端與第五三圓弧桿組件的圓弧桿二的一端通過鉸鏈十七連接，第五三圓弧桿組件的圓弧桿二的另一端與第五三圓弧桿組件的圓弧桿三的另一端固結；第六三圓弧桿組件由第六三圓弧桿組件的圓弧桿一、第六三圓弧桿組件的圓弧桿二和第六三圓弧桿組件的圓弧桿三組成，第六三圓弧桿組件的圓弧桿一的一端與第六三圓弧桿組件的圓弧桿三的一端通過鉸鏈十一連接，第六三圓弧桿組件的圓弧桿一的另一端與第六三圓弧桿組件的圓弧桿二的一端通過十八鉸鏈連接，第六三圓弧桿組件的圓弧桿二的另一端與第六三圓弧桿組件的圓弧桿三的另一端固結。
[0008]所述六個翻轉圓弧桿包括第一翻轉圓弧桿、第二翻轉圓弧桿、第三翻轉圓弧桿、第四翻轉圓弧桿、第五翻轉圓弧桿和第六翻轉圓弧桿，所述第一翻轉圓弧桿的兩端分別連接在鉸鏈一和鉸鏈七上；第二翻轉圓弧桿的兩端分別連接在鉸鏈二和鉸鏈八上；第三翻轉圓弧桿的兩端分別連接在鉸鏈三和鉸鏈九上；第四翻轉圓弧桿的兩端分別連接在鉸鏈四和鉸鏈十上；第五翻轉圓弧桿的兩端分別連接在鉸鏈五和鉸鏈十一上；第六翻轉圓弧桿的兩端分別連接在鉸鏈六和鉸鏈十二上。
[0009]所述六個圓弧連桿包括第一圓弧連桿、第二圓弧連桿、第三圓弧連桿、第四圓弧連桿、第五圓弧連桿和第六圓弧連桿，所述第一圓弧連桿的兩端分別連接在鉸鏈十三和鉸鏈七上；第二圓弧連桿的兩端分別連接在鉸鏈十四和鉸鏈八上；第三圓弧連桿兩端分別連接在鉸鏈十五和鉸鏈九上；第四圓弧連桿的兩端分別連接在鉸鏈十六和鉸鏈十上；第五圓弧連桿的兩端分別連接在鉸鏈十七和鉸鏈十一上；第六圓弧連桿的兩端分別連接在鉸鏈十八和鉸鏈十二上。
[0010]所述下半球面體機構與上半球面體機構完全相同，運動過程也相同，只是在形成下半球面體的時候，六個翻轉圓弧桿向下翻轉，形成下半球面體，當上半球面體機構和下半球面體機構的運動同時進行時，形成一個完整的球面體機構，實現平面拓撲結構與空間球面體拓撲結構的轉換。
[0011]所述上半球面體機構在初始狀態時，連接圓形底面構件、六個三圓弧桿組件、六個翻轉圓弧桿、六個圓弧連桿的所有鉸鏈位于同一平面內，是一平面構型；鉸鏈一、鉸鏈二、鉸鏈三、鉸鏈四、鉸鏈五和鉸鏈六位于所述圓形底面構件的六個等分點位置；第一三圓弧桿組件的圓弧桿一和第一三圓弧桿組件的圓弧桿二、第二三圓弧桿組件的圓弧桿一和第二三圓弧桿組件的圓弧桿二、第三三圓弧桿組件的圓弧桿一和第三三圓弧桿組件的圓弧桿二、第四三圓弧桿組件的圓弧桿一和第四三圓弧桿組件的圓弧桿二、第五三圓弧桿組件的圓弧桿一和第五三圓弧桿組件的圓弧桿二、第六三圓弧桿組件的圓弧桿一和第六三圓弧桿組件的圓弧桿二的長度以及曲率半徑均相同；所述六個圓弧連桿的第一圓弧連桿、第二圓弧連桿、第三圓弧連桿、第四圓弧連桿、第五圓弧連桿和第六圓弧連桿的長度以及曲率半徑均相同并且等于第一三圓弧桿組件的圓弧桿一和第一三圓弧桿組件的圓弧桿二、第二三圓弧桿組件的圓弧桿一和第二三圓弧桿組件的圓弧桿二、第三三圓弧桿組件的圓弧桿一和第三三圓弧桿組件的圓弧桿二、第四三圓弧桿組件的圓弧桿一和第四三圓弧桿組件的圓弧桿二、第五三圓弧桿組件的圓弧桿一和第五三圓弧桿組件的圓弧桿二、第六三圓弧桿組件的圓弧桿一和第六三圓弧桿組件的圓弧桿二的長度和曲率半徑；所述六個翻轉圓弧桿的曲率半徑均相同且曲率半徑等于六個圓弧連桿的曲率半徑也等于圓形底面構件的曲率半徑；第一三圓弧桿組件的圓弧桿三、第二三圓弧桿組件的圓弧桿三、第三三圓弧桿組件的圓弧桿三、第四三圓弧桿組件的圓弧桿三、第五三圓弧桿組件的圓弧桿三和第六三圓弧桿組件的圓弧桿三的長度和曲率半徑相同，其長度和曲率半徑與圓形底面構件以及六個翻轉圓弧桿有關；第一圓弧連桿與第一翻轉圓弧桿的長度之和、第二圓弧連桿與第二翻轉圓弧桿的長度之和、第三圓弧連桿與第三翻轉圓弧桿的長度之和、第四圓弧連桿與第四翻轉圓弧桿的長度之和、第五圓弧連桿與第五翻轉圓弧桿的長度之和、第六圓弧連桿和第六翻轉圓弧桿的長度之和，這六者相同并且等于圓形底面構件的圓周長的四分之一。
[0012]所述上半球面體機構在形成上半球面體時，第一翻轉圓弧桿、第二翻轉圓弧桿、第三翻轉圓弧桿、第四翻轉圓弧桿、第五翻轉圓弧桿和第六翻轉圓弧桿分別繞著鉸鏈一、鉸鏈二、鉸鏈三、鉸鏈四、鉸鏈五和鉸鏈六向上轉動，一直轉動到鉸鏈十三、鉸鏈十四、鉸鏈十五、鉸鏈十六、鉸鏈十七和鉸鏈十八重合，此時，所述六個翻轉圓弧桿中的第一翻轉圓弧桿、第二翻轉圓弧桿、第三翻轉圓弧桿、第四翻轉圓弧桿、第五翻轉圓弧桿和第六翻轉圓弧桿分別與所述六個圓弧連桿中第一圓弧連桿、第二圓弧連桿、第三圓弧連桿、第四圓弧連桿、第五圓弧連桿和第六圓弧連桿位于同一圓上；第一圓弧連桿、第一三圓弧桿組件的圓弧桿二、第二三圓弧桿組件的圓弧桿一，這三個圓弧桿重合；第二圓弧連桿、第二三圓弧桿組件的圓弧桿、第三三圓弧桿組件的圓弧桿一，這三個圓弧桿重合；第三圓弧連桿、第三三圓弧桿組件的圓弧桿二、第四三圓弧桿組件的圓弧桿一，這三個圓弧桿重合；第四圓弧連桿、第四三圓弧桿組件的圓弧桿二、第五三圓弧桿組件的圓弧桿一，這三個圓弧桿重合；第五圓弧連桿、第五三圓弧桿組件的圓弧桿二、第六三圓弧桿組件的圓弧桿一，這三個圓弧桿重合；第六圓弧連桿、第六三圓弧桿組件的圓弧桿二、第一三圓弧桿組件的圓弧桿一，這三個圓弧桿重
入
口 ο
[0013]本發明的突出優點在于:
[0014]1、結構簡單、合理、新穎，適用于包裝機器人、現代制造業、航空航天以及其他工業領域。
[0015]2、實現方法簡單，能夠實現平面拓撲與空間球面體拓撲結構間變換。【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發明所述的空間球面體機構的上半球面體的平面構態時的結構示意圖。
[0017]圖2為本發明所述的空間球面體機構的上半球面體的平面構態時的前視結構示意圖。
[0018]圖3為本發明所述的空間球面體機構的上半球面體的第一種工作狀態示意圖。
[0019]圖4為本發明所述的空間球面體機構的上半球面體的第二種工作狀態示意圖。
[0020]圖5為本發明所述的空間球面體機構的上半球面體的第三種工作狀態示意圖。
[0021]圖6為本發明所述的空間球面體機構的工作狀態的結構示意圖。
[0022]圖7為本發明所述的空間球面體機構的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖及實施例對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，所述實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0024]如圖1所示，一種空間球面體機構，包括上半球面體機構和下半球面體機構，
[0025]所述上半球面體機構包括圓形底面構件、六個三圓弧桿組件、六個翻轉圓弧桿、六個圓弧連桿。
[0026]所述圓形底面構件為六個部分，分別為第一底面圓弧桿1、第二底面圓弧桿2、第三底面圓弧桿3、第四底面圓弧桿4、第五底面圓弧桿5和第六底面圓弧桿6。第一底面圓弧桿I的一端與第二底面圓弧桿2的一端通過鉸鏈一 J-1連接，第二底面圓弧桿2的另一端與第三底面圓弧桿3的一端通過鉸鏈二 J-2連接，第三底面圓弧桿3的另一端與第四底面圓弧桿4的一端通過鉸鏈三J-3連接，第四底面圓弧桿4的另一端與第五底面圓弧桿5的一端通過鉸鏈四J-4連接，第五底面圓弧桿5的另一端與第六底面圓弧桿6的一端通過鉸鏈五J-5連接，第六底面圓弧桿6的另一端與第一底面圓弧桿I的另一端通過鉸鏈六J-6連接。
[0027]所述六個三圓弧桿組件為第一三圓弧桿組件7、第二三圓弧桿組件8、第三三圓弧桿組件9、第四三圓弧桿組件10、第五三圓弧桿組件11和第六三圓弧桿組件12。所述第一三圓弧桿組件7由第一三圓弧桿組件的圓弧桿一 7-1、所述第一三圓弧桿組件的圓弧桿二 7-2和第一三圓弧桿組件的圓弧桿三7-3組成。第一三圓弧桿組件的圓弧桿一 7-1的一端與第一三圓弧桿組件的圓弧桿三7-3的一端通過鉸鏈十二 J-12連接，第一三圓弧桿組件的圓弧桿一 7-1的另一端與第一三圓弧桿組件的圓弧桿二 7-2的一端通過鉸鏈十三J-13連接，第一三圓弧桿組件的圓弧桿二 7-2的另一端與第一三圓弧桿組件的圓弧桿三7-3的另一端固結；所述第二三圓弧桿組件8由第二三圓弧桿組件的圓弧桿一 8-1、第二三圓弧桿組件的圓弧桿二 8-2和第二三圓弧桿組件的圓弧桿三8-3組成，第二三圓弧桿組件的圓弧桿一 8-1的一端與第二三圓弧桿組件的圓弧桿三8-3的一端通過鉸鏈七J-7連接，第二三圓弧桿組件的圓弧桿一 8-1的另一端與第二三圓弧桿組件的圓弧桿二 8-2的一端通過鉸鏈十四J-14連接，第二三圓弧桿組件的圓弧桿二 8-2的另一端和第二三圓弧桿組件的圓弧桿三8-3的另一端固結；所述第三三圓弧桿組件9由第三三圓弧桿組件的圓弧桿一 9-1、第三三圓弧桿組件的圓弧桿二 9-2和第三三圓弧桿組件的圓弧桿三9-3組成，第三三圓弧桿組件的圓弧桿一 9-1的一端與第三三圓弧桿組件的圓弧桿三9-3的一端通過鉸鏈八J-8連接，第三三圓弧桿組件的圓弧桿一 9-1的另一端與第三三圓弧桿組件的圓弧桿二 9-2的一端通過鉸鏈十五J-15連接，第三三圓弧桿組件的圓弧桿二 9-2的另一端與第三三圓弧桿組件的圓弧桿三9-3的另一端固結；所述第四三圓弧桿組件10由第四三圓弧桿組件的圓弧桿一 10-1、第四三圓弧桿組件的圓弧桿二 10-2和第四三圓弧桿組件的圓弧桿三10-3組成，第四三圓弧桿組件的圓弧桿一 10-1的一端與第四三圓弧桿組件的圓弧桿三10-3的一端通過鉸鏈九J-9連接，第四三圓弧桿組件的圓弧桿一 10-1的另一端與第四三圓弧桿組件的圓弧桿二 10-2的一端通過鉸鏈十六J-16連接，第四三圓弧桿組件的圓弧桿二 10-2的另一端與第四三圓弧桿組件的圓弧桿三10-3的另一端固結；所述第五三圓弧桿組件11由第五三圓弧桿組件的圓弧桿一 11-1、第五三圓弧桿組件的圓弧桿二 11-2和第五三圓弧桿組件的圓弧桿三11-3組成，第五三圓弧桿組件的圓弧桿一 11-1的一端與第五三圓弧桿組件的圓弧桿三11-3的一端通過鉸鏈十J-1O連接，第五三圓弧桿組件的圓弧桿一 11-1的另一端與第五三圓弧桿組件的圓弧桿二 11-2的一端通過鉸鏈十七J-17連接，第五三圓弧桿組件的圓弧桿二 11-2的另一端與第五三圓弧桿組件的圓弧桿三11-3的另一端固結；所述第六三圓弧桿組件12由第六三圓弧桿組件的圓弧桿一 12-1、第六三圓弧桿組件的圓弧桿二 12-2和第六三圓弧桿組件的圓弧桿三12-3組成，第六三圓弧桿組件的圓弧桿一 12-1的一端與第六三圓弧桿組件的圓弧桿三12-3的一端通過鉸鏈十一 J-1l連接，第六三圓弧桿組件的圓弧桿一 12-1的另一端與第六三圓弧桿組件的圓弧桿二 12-2的一端通過鉸鏈十八J-18連接，第六三圓弧桿組件的圓弧桿二 12-2的另一端與第六三圓弧桿組件的圓弧桿三12-3的另一端固結。
[0028]所述六個翻轉圓弧桿為第一翻轉圓弧桿13、第二翻轉圓弧桿14、第三翻轉圓弧桿15、第四翻轉圓弧桿16、第五翻轉圓弧桿17和第六翻轉圓弧桿18。所述第一翻轉圓弧桿13的兩端分別連接在鉸鏈一 J-1和鉸鏈七J-7上；所述第二翻轉圓弧桿14的兩端分別連接在鉸鏈二 J-2和鉸鏈八J-8上；所述第三翻轉圓弧桿15的兩端分別連接在鉸鏈三J-3和鉸鏈九J-9上；所述第四翻轉圓弧桿16的兩端分別連接在鉸鏈四J-4和鉸鏈十J-1O上；所述第五翻轉圓弧桿17的兩端分別連接在鉸鏈五J-5和鉸鏈十一 J-1l上；所述第六翻轉圓弧桿
18的兩端分別連接在鉸鏈六J-6和鉸鏈十二 J-12上。
[0029]所述六個圓弧連桿為第一圓弧連桿19、第二圓弧連桿20、第三圓弧連桿21、第四圓弧連桿22、第五圓弧連桿23和第六圓弧連桿24。所述第一圓弧連桿19的兩端分別連接在鉸鏈十三J-13和鉸鏈七J-7上；所述第二圓弧連桿20的兩端分別連接在鉸鏈十四J-14和鉸鏈八J-8上；所述第三圓弧連桿21兩端分別連接在鉸鏈十五J-15和鉸鏈九J-9上；所述第四圓弧連桿22的兩端分別連接在鉸鏈十六J-16和鉸鏈十J-1O上；所述第五圓弧連桿23的兩端分別連接在鉸鏈十七J-17和鉸鏈十一 J-1l上；所述第六圓弧連桿24的兩端分別連接在鉸鏈十八J-18和鉸鏈十二 J-12上。
[0030]所述上半球面體機構的實現方法:在初始狀態時，連接圓形底面、六個三圓弧桿組件、六個翻轉圓弧桿、六個圓弧連桿的所有鉸鏈位于同一平面內，是一平面構型；鉸鏈一J-1、鉸鏈二 J-2、鉸鏈三J-3、鉸鏈四J-4、鉸鏈五J-5和鉸鏈六J-6位于所述圓形底面的六個等分點位置；第一三圓弧桿組件的圓弧桿一 7-1和第一三圓弧桿組件的圓弧桿二 7-2、第二三圓弧桿組件的圓弧桿一 8-1和第二三圓弧桿組件的圓弧桿二 8-2、第三三圓弧桿組件的圓弧桿一 9-1和第三三圓弧桿組件的圓弧桿二 9-2、第四三圓弧桿組件的圓弧桿一 10-1和第四三圓弧桿組件的圓弧桿二 10-2、第五三圓弧桿組件的圓弧桿一 11-1和第五三圓弧桿組件的圓弧桿二 11-2、第六三圓弧桿組件的圓弧桿一 12-1和第六三圓弧桿組件的圓弧桿二 12-2的長度以及曲率半徑均相同；所述六個翻轉圓弧桿的曲率半徑均相同且曲率半徑等于六個圓弧連桿的曲率半徑也等于圓形底面構件的曲率半徑；第一三圓弧桿組件的圓弧桿三7-3、第二三圓弧桿組件的圓弧桿三8-3、第三三圓弧桿組件的圓弧桿三9-3、第四三圓弧桿組件的圓弧桿三10-3、第五三圓弧桿組件的圓弧桿三11-3和第六三圓弧桿組件的圓弧桿三12-3的長度和曲率半徑相同，其長度與圓形底面構件的半徑有關；第一圓弧連桿
19與第一翻轉圓弧桿13的長度之和、第二圓弧連桿20與第二翻轉圓弧桿14的長度之和、第三圓弧連桿21與第三翻轉圓弧桿15的長度之和、第四圓弧連桿22與第四翻轉圓弧桿16的長度之和、第五圓弧連桿23與第五翻轉圓弧桿17的長度之和、第六圓弧連桿24和第六翻轉圓弧桿18的長度之和，這六者相同并且等于圓形底面構件的圓周長的四分之一。
[0031]所述機構在形成上半球面體機構時做以下變化:第一翻轉圓弧桿13、第二翻轉圓弧桿14、第三翻轉圓弧桿15、第四翻轉圓弧桿16、第五翻轉圓弧桿17和翻轉圓弧桿18六分別繞著鉸鏈一 J-1、鉸鏈二 J-2、鉸鏈三J-3、鉸鏈四J-4、鉸鏈五J-5和鉸鏈六J-6向上轉動，一直轉動到鉸鏈十三J-13、鉸鏈十四J-14、鉸鏈十五J-15、鉸鏈十六J-16、鉸鏈十七J-17和鉸鏈十八J-18重合。此時,六個翻轉圓弧桿中的第一翻轉圓弧桿13、第二翻轉圓弧桿14、第三翻轉圓弧桿15、第四翻轉圓弧桿16、第五翻轉圓弧桿17和第六翻轉圓弧桿18分別與六個圓弧連桿中第一圓弧連桿19、第二圓弧連桿20、第三圓弧連桿21、第四圓弧連桿22、第五圓弧連桿23和第六圓弧連桿24位于同一圓周上；第一圓弧連桿19、第一三圓弧桿組件的圓弧桿二 7-2、第二三圓弧桿組件的圓弧桿一 8-1，這三個圓弧桿重合；第二圓弧連桿20、第二三圓弧桿組件的圓弧桿二 8-2、第三三圓弧桿組件的圓弧桿一 9-1，這三個圓弧桿重合；第三圓弧連桿21、第三三圓弧桿組件的圓弧桿二 9-2、第四三圓弧桿組件的圓弧桿一 10-1，這三個圓弧桿重合；第四圓弧連桿22、第四三圓弧桿組件的圓弧桿二 10-2、第五三圓弧桿組件的圓弧桿一 11-1，這三個圓弧桿重合；第五圓弧連桿23、第五三圓弧桿組件的圓弧桿二 11-2、第六三圓弧桿組件的圓弧桿一 12-1，這三個圓弧桿重合；第六圓弧連桿24、第六三圓弧桿組件的圓弧桿二 12-2、第一三圓弧桿組件的圓弧桿一 7-1，這三個圓弧桿重合。此時,上半球面體機構形成。
[0032]與此同時，下半球面體機構的六個翻轉圓弧桿向相反的方向做同樣的變化，這樣最終成為一個完整的空間球面體構型。所述機構在平面構型與空間球面體構型間轉變，實現機構平面拓撲結構與空間球面體拓撲結構間的變化。
【權利要求】
1.一種空間球面體機構，包括上半球面體機構和下半球面體機構，其特征在于， 所述上半球面體機構包括圓形底面構件、六個三圓弧桿組件、六個翻轉圓弧桿、六個圓弧連桿， 所述圓形底面構件包括第一底面圓弧桿、第二底面圓弧桿、第三底面圓弧桿、第四底面圓弧桿、第五底面圓弧桿和第六底面圓弧桿，所述第一底面圓弧桿一端與第二底面圓弧桿一端通過第一鉸鏈連接，第二底面圓弧桿另一端與第三底面圓弧桿一端通過第二鉸鏈連接，第三底面圓弧桿另一端與第四底面圓弧桿一端通過第三鉸鏈連接，第四底面圓弧桿另一端與第五底面圓弧桿一端通過第四鉸鏈連接，第五底面圓弧桿另一端與第六底面圓弧桿一端通過第五鉸鏈連接，第六底面圓弧桿另一端與第一底面圓弧桿另一端通過第六鉸鏈連接， 所述六個三圓弧桿組件包括第一三圓弧桿組件、第二三圓弧桿組件、第三三圓弧桿組件、第四三圓弧桿組件、第五三圓弧桿組件和第六三圓弧桿組件，所述第一三圓弧桿組件由第一三圓弧桿組件的圓弧桿一、第一三圓弧桿組件的圓弧桿二和第一三圓弧桿組件的圓弧桿三組成，第一三圓弧桿組件的圓弧桿一的一端與第一三圓弧桿組件的圓弧桿三的一端通過鉸鏈十二連接，第一三圓弧桿組件的圓弧桿一的另一端與第一三圓弧桿組件的圓弧桿二的一端通過鉸鏈十三連接，第一三圓弧桿組件的圓弧桿二的另一端與第一三圓弧桿組件的圓弧桿三的另一端固結；第二三圓弧桿組件由第 二三圓弧桿組件的圓弧桿一、第二三圓弧桿組件的圓弧桿二和第二三圓弧桿組件的圓弧桿三組成，第二三圓弧桿組件的圓弧桿一的一端與第二三圓弧桿組件的圓弧桿三的一端通過鉸鏈七連接，第二三圓弧桿組件的圓弧桿一的另一端與第二三圓弧桿組件的圓弧桿二的一端通過鉸鏈十四連接，第二三圓弧桿組件的圓弧桿二的另一端和第二三圓弧桿組件的圓弧桿三的另一端固結；第三三圓弧桿組件由第三三圓弧桿組件的圓弧桿一、第三三圓弧桿組件的圓弧桿二和第三三圓弧桿組件的圓弧桿三組成，第三三圓弧桿組件的圓弧桿一的一端與第三三圓弧桿組件的圓弧桿三的一端通過鉸鏈八連接，第三三圓弧桿組件的圓弧桿一的另一端與第三三圓弧桿組件的圓弧桿二的一端通過鉸鏈十五連接，第三三圓弧桿組件的圓弧桿二的另一端與第三三圓弧桿組件的圓弧桿三的另一端固結；第四三圓弧桿組件由第四三圓弧桿組件的圓弧桿一、第四三圓弧桿組件的圓弧桿二和第四三圓弧桿組件的圓弧桿三組成，第四三圓弧桿組件的圓弧桿一的一端與第四三圓弧桿組件的圓弧桿三的一端通過鉸鏈九連接，第四三圓弧桿組件的圓弧桿一的另一端與第四三圓弧桿組件的圓弧桿二的一端通過鉸鏈十六連接，第四三圓弧桿組件的圓弧桿二的另一端與第四三圓弧桿組件的圓弧桿三的另一端固結；第五三圓弧桿組件由第五三圓弧桿組件的圓弧桿一、第五三圓弧桿組件的圓弧桿二和第五三圓弧桿組件的圓弧桿三組成，第五三圓弧桿組件的圓弧桿一的一端與第五三圓弧桿組件的圓弧桿三的一端通過鉸鏈十連接，第五三圓弧桿組件的圓弧桿一的另一端與第五三圓弧桿組件的圓弧桿二的一端通過鉸鏈十七連接，第五三圓弧桿組件的圓弧桿二的另一端與第五三圓弧桿組件的圓弧桿三的另一端固結；第六三圓弧桿組件由第六三圓弧桿組件的圓弧桿一、第六三圓弧桿組件的圓弧桿二和第六三圓弧桿組件的圓弧桿三組成，第六三圓弧桿組件的圓弧桿一的一端與第六三圓弧桿組件的圓弧桿三的一端通過鉸鏈十一連接，第六三圓弧桿組件的圓弧桿一的另一端與第六三圓弧桿組件的圓弧桿二的一端通過十八鉸鏈連接，第六三圓弧桿組件的圓弧桿二的另一端與第六三圓弧桿組件的圓弧桿三的另一端固結，所述六個翻轉圓弧桿包括第一翻轉圓弧桿、第二翻轉圓弧桿、第三翻轉圓弧桿、第四翻轉圓弧桿、第五翻轉圓弧桿和第六翻轉圓弧桿，所述第一翻轉圓弧桿的兩端分別連接在鉸鏈一和鉸鏈七上；第二翻轉圓弧桿的兩端分別連接在鉸鏈二和鉸鏈八上；第三翻轉圓弧桿的兩端分別連接在鉸鏈三和鉸鏈九上；第四翻轉圓弧桿的兩端分別連接在鉸鏈四和鉸鏈十上；第五翻轉圓弧桿的兩端分別連接在鉸鏈五和鉸鏈十一上；第六翻轉圓弧桿的兩端分別連接在鉸鏈六和鉸鏈十二上， 所述六個圓弧連桿包括第一圓弧連桿、第二圓弧連桿、第三圓弧連桿、第四圓弧連桿、第五圓弧連桿和第六圓弧連桿，所述第一圓弧連桿的兩端分別連接在鉸鏈十三和鉸鏈七上；第二圓弧連桿的兩端分別連接在鉸鏈十四和鉸鏈八上；第三圓弧連桿兩端分別連接在鉸鏈十五和鉸鏈九上；第四圓弧連桿的兩端分別連接在鉸鏈十六和鉸鏈十上；第五圓弧連桿的兩端分別連接在鉸鏈十七和鉸鏈十一上；第六圓弧連桿的兩端分別連接在鉸鏈十八和鉸鏈十二上； 所述下半球面體機構與上半球面體機構完全相同，運動過程也相同，只是在形成下半球面體的時候，六個翻轉圓弧桿向下翻轉，形成下半球面體，當上半球面體機構和下半球面體機構的運動同時進行時，形成一個完整的球面體機構，實現平面拓撲結構與空間球面體拓撲結構的轉換。
2.根據權利要求1所述的空間球面體機構，其特征在于，所述上半球面體機構在初始狀態時，連接圓形底面構件、六個三圓弧桿組件、六個翻轉圓弧桿、六個圓弧連桿的所有鉸鏈位于同一平面內，是一平面構型；鉸鏈一、鉸鏈二、鉸鏈三、鉸鏈四、鉸鏈五和鉸鏈六位于所述圓形底面構件的六個等分點位置；第一三圓弧桿組件的圓弧桿一和第一三圓弧桿組件的圓弧桿二、第二三圓弧桿組件的圓弧桿一和第二三圓弧桿組件的圓弧桿二、第三三圓弧桿組件的圓弧桿一和第三三圓弧桿組件的圓弧桿二、第四三圓弧桿組件的圓弧桿一和第四三圓弧桿組件的圓弧桿二、第五三圓弧桿組件的圓弧桿一和第五三圓弧桿組件的圓弧桿二、第六三圓弧桿組件的圓弧桿一和第六三圓弧桿組件的圓弧桿二的長度以及曲率半徑均相同；所述六個圓弧連桿的第一圓弧連桿、第二圓弧連桿、第三圓弧連桿、第四圓弧連桿、第五圓弧連桿和第六圓弧連桿的長度以及曲率半徑均相同并且等于第一三圓弧桿組件的圓弧桿一和第一三圓弧桿組件的圓弧桿二、第二三圓弧桿組件的圓弧桿一和第二三圓弧桿組件的圓弧桿二、第三三圓弧桿組件的圓弧桿一和第三三圓弧桿組件的圓弧桿二、第四三圓弧桿組件的圓弧桿一和第四三圓弧桿組件的圓弧桿二、第五三圓弧桿組件的圓弧桿一和第五三圓弧桿組件的圓弧桿二、第六三圓弧桿組件的圓弧桿一和第六三圓弧桿組件的圓弧桿二的長度和曲率半徑；所述六個翻轉圓弧桿的曲率半徑均相同且曲率半徑等于六個圓弧連桿的曲率半徑也等于圓形底面構件的曲率半徑；第一三圓弧桿組件的圓弧桿三、第二三圓弧桿組件的圓弧桿三、第三三圓弧桿組件的圓弧桿三、第四三圓弧桿組件的圓弧桿三、第五三圓弧桿組件的圓弧桿三和第六三圓弧桿組件的圓弧桿三的長度和曲率半徑相同，其長度和曲率半徑與圓形底面構件以及六個翻轉圓弧桿有關；第一圓弧連桿與第一翻轉圓弧桿的長度之和、第二圓弧連桿與第二翻轉圓弧桿的長度之和、第三圓弧連桿與第三翻轉圓弧桿的長度之和、第四圓弧連桿與第四翻轉圓弧桿的長度之和、第五圓弧連桿與第五翻轉圓弧桿的長度之和、第六圓弧連桿和第六翻轉圓弧桿的長度之和，這六者相同并且等于圓形底面構件的圓周長的四分之一，所述上半球面體機構在形成上半球面體時，第一翻轉圓弧桿、第二翻轉圓弧桿、第三翻轉圓弧桿、第四翻轉圓弧桿、第五翻轉圓弧桿和第六翻轉圓弧桿分別繞著鉸鏈一、鉸鏈二、鉸鏈三、鉸鏈四、鉸鏈五和鉸鏈六向上轉動，一直轉動到鉸鏈十三、鉸鏈十四、鉸鏈十五、鉸鏈十六、鉸鏈十七和鉸鏈十八重合，此時，所述六個翻轉圓弧桿中的第一翻轉圓弧桿、第二翻轉圓弧桿、第三翻轉圓弧桿、第四翻轉圓弧桿、第五翻轉圓弧桿和第六翻轉圓弧桿分別與所述六個圓弧連桿中第一圓弧連桿、第二圓弧連桿、第三圓弧連桿、第四圓弧連桿、第五圓弧連桿和第六圓弧連桿位于同一圓上；第一圓弧連桿、第一三圓弧桿組件的圓弧桿二、第二三圓弧桿組件的圓弧桿一，這三個圓弧桿重合；第二圓弧連桿、第二三圓弧桿組件的圓弧桿、第三三圓弧桿組件的圓弧桿一，這三個圓弧桿重合；第三圓弧連桿、第三三圓弧桿組件的圓弧桿二、第四三圓弧桿組件的圓弧桿一，這三個圓弧桿重合；第四圓弧連桿、第四三圓弧桿組件的圓弧桿二、第五三圓弧桿組件的圓弧桿一，這三個圓弧桿重合；第五圓弧連桿、第五三圓弧桿組件的圓弧桿二、第六三圓弧桿組件的圓弧桿一，這三個圓弧桿重合；第六圓弧連桿、第六三圓弧桿組件的圓弧桿二、第一三圓弧桿組件的圓弧桿一，這三個圓弧桿重合。
【文檔編號】B25J9/00GK103963046SQ201410145228
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月11日 優先權日:2014年4月11日
【發明者】王汝貴, 鄭安平, 吳曉波, 楊洲, 鄒清明, 李燁勛, 陳輝慶 申請人:廣西大學