一种折叠变形行走机构,由四个切去对角的正方形的活动块、八个旋转块、四个连接片组成。每个活动块和两个旋转块通过连接件连接,构成一个基本模块,四个基本模块通过连接件与连接片相连,形成整体构型。第一至第四活动块(4、8、12、16)分别与第二、第三旋转块(3、5),第四、第五旋转块(7、9),第六、第七旋转块(11、13),第一、第八旋转块(1、15)通过连接件连接,第一至第四连接片(2、6、10、14)分别与第一、第二旋转块(1、3),第三、第四旋转块(5、7),第五、第六旋转块(9、11),第七、第八旋转块(13、15)通过连接件连接。活动块通过绕不同连接件转动实现几何形态的变化,几种变化组合实现行走、翻滚动作。
1.一种折叠变形行走机构,其特征在于:由四个切去对角的正方形第一至第四活动块(4、8、12、16),第一至第八旋转块(1、3、5、7、9、11、13、15),第一至第四连接片(2、6、10、14)组成,第一至第四活动块可绕连接自身的连接件旋转;机构外形为一个大四边形,第一活动块(4)与第二旋转块(3)、第三旋转块(5)组成第一个小四边形模块,第二活动块(8)与第四旋转块(7)、第五旋转块(9)组成第二个小四边形模块,第三活动块(12)与第六旋转块(11)、第七旋转块(13)组成第三个小四边形模块,第四活动块(16)与第八旋转块(15)、第一旋转块(1)组成第四个小四边形模块,第一个小四边形模块与第二个小四边形模块通过第二连接片(6)连接构成大四边形的一个边,第二个小四边形模块与第三个小四边形模块通过第三连接片(10)连接构成大四边形的一个边,第三个小四边形模块与第四个小四边形模块通过第四连接片(14)连接构成大四边形的一个边,第四个小四边形模块与第一个小四边形模块通过第一连接片(2)连接构成大四边形的一个边;第一活动块(4)与第二旋转块(3)、第三旋转块(5)通过连接件连接构成两个转动副,两转动副轴线分别为水平和垂直方向;第二活动块(8)与第四旋转块(7)、第五旋转块(9)通过连接件连接构成两个转动副,两转动副轴线分别为水平和垂直方向;第三活动块(12)与第六旋转块(11)、第七旋转块(13)通过连接件连接构成两个转动副,两转动副轴线分别为水平和垂直方向;第四活动块(16)与第一旋转块(1)、第八旋转块(15)通过连接件连接构成两个转动副,两转动副轴线分别为水平和垂直方向;第一连接片(2)与第一旋转块(1)、第二旋转块(3)通过连接件连接构成两个转动副,两转动副轴线为垂直方向;第二连接片(6)与第三旋转块(5)、第四旋转块(7)通过连接件连接构成两个转动副,两转动副轴线为竖直方向;第三连接片(10)与第五旋转块(9)、第六旋转块(11)通过连接件连接构成两个转动副,两转动副轴线为垂直方向;第四连接片(14)第七与旋转块(13)、第八旋转块(15)通过连接件连接构成两个转动副,两转动副轴线为竖直方向。
2.根据权利要求1所述的折叠变形行走机构,其特征在于:第一至第四活动块(4、8、12、16)可以是任意厚度的实心或空心块,第一至第八旋转块(1、3、5、7、9、11、13、15)、第一至第四连接片(2、6、10、14)只需配合其尺寸即可,第一至第四活动块的表面可以是连续或部分镂空,空心块内部可填充固体、液体或气体。
3.根据权利要求1所述的折叠变形行走机构,其特征在于:第一至第四活动块(4、8、12、16)四个边需要倒一定弧度的圆角;第一至第八旋转块(1、3、5、7、9、11、13、15)除连接面外需倒一定弧度的圆角;第一至第四连接片(2、6、10、14)两个短边需倒一定弧度的圆角。
4.根据权利要求1所述的折叠变形行走机构,其特征在于:第一至第四活动块(4、8、12、16)的表面可以雕刻不同图案,在变形、翻转过程中形成不同组合图案,第一至第四活动块(4、8、12、16)的表面可以是光滑或者有凹凸的部分。
5.根据权利要求1所述的折叠变形行走机构,其特征在于:第一至第四活动块(4、8、12、16)绕其与第一至第八旋转块(1、3、5、7、9、11、13、15)之间的连接件转动或者第一至第八旋转块(1、3、5、7、9、11、13、15)绕其与第一至第四连接片(2、6、10、14)之间连接件的转动可以是通过手动或电动执行完成。技术领域
本发明涉及一种行走机构,具体涉及一种能够实现多种几何形态变化,并可以通过形态变化的组合实现行走的一种折叠变形行走机构。
背景技术
变形机构由活动构件和相应的运动副组成,通过不同活动构件的位置变换达到整体变形的效果。传统的变形机构研究中,从构件形式来说,活动构件以杆件为主,块类的机构件很少涉及;从机构的空间界定来说,平面机构与空间机构往往是相互独立的,很少有交叉;从变形效果来说,传统的变形机构往往只是实现了机构形态的变化,而不能实现行走这一功能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,克服现有变形机构变形构件以杆件为主、平面与空间变形机构相互独立、仅能实现形态变化而不能实现行走等问题,提供一种由活动块和转动副所组成的折叠变形行走机构,它和现有的变形机构相比,活动构件均为块状,在变形过程中能实现平面与空间之间的变换,并且通过变形的组合可实现平移行走、滚动行走两种行走方式。本发明的技术方案:本折叠变形行走机构由四个切去对角的正方形活动块,八个旋转块,四个连接片组成,每个活动块可绕连接自身的连接件旋转。机构外形为一个大四边形,一个活动块与两个旋转块组成一个小四边形模块,两个小四边形模块间通过连接片连接构成大四边形的一个边。每个活动块与旋转块连接处形成转动副,旋转块与连接片连接处形成转动副;四个活动块可绕与它们相连的连接件翻转;四个活动块之间相互重叠组合拼接成矩形等形状;不同的变形形态组合,机构可实现平移行走、滚动行走两种行走方式。本发明的有益效果:本折叠变形行走机构,各活动块可通过绕与之相连的连接件转动实现不同状态之间的变形转换,且每次活动的活动块组合可以不相同,这样就形成丰富的变形状态;各不同变形状态之间组合,可使机构实现行走;构成机构的活动块方便拆卸,易于组装,可以开发为一款趣味性较强的儿童玩具和几何教具。
附图说明
图1折叠变形行走机构的整体三维图图2(a)、图4(b)、图4(c)是折叠变形行走机构各零件形状:图2(a)活动块主视图及侧视图图2(b)旋转块主视图及侧视图图2(c)连接片主视图及侧视图图3(a)、图3(b)、图3(c)、图3(d)、图3(e)、图3(f)是折叠变形行走机构平移行走步态的分解图:图3(a)机构初始状态图3(b)平移行走上翻动作一图3(c)平移行走上翻动作二图3(d)平移行走一步后的姿态图3(e)平移行走上翻动作一图3(f)平移行走上翻动作二图4(a)、图4(b)、图4(c)、图4(d)、图4(e)是折叠变形行走机构滚动步态行走的分解图:图4(a)机构初始状态图4(b)滚动行走上翻动作一图4(c)滚动行走上翻动作二图4(d)滚动行走滚动中状态图4(e)滚动行走滚动后状态图中:第一旋转块(1)、第一连接片(2)、第二旋转块(3)、第一活动块(4)、第三旋转块(5)、第二连接片(6)、第四旋转块(7)、第二活动块(8)、第五旋转块(9)、第三连接片(10)、第六旋转块(11)、第三活动块(12)、第七旋转块(13)、第四连接片(14)、第八旋转块(15)、第四活动块(16)。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步说明。一种折叠变形行走机构,如图1,该机构由四个切去对角的正方形第一活动块4、第二活动块8、第三活动块12、第四活动块16,第一旋转块1、第二旋转块3、第三旋转块5、第四旋转块7、第五旋转块9、第六旋转块11、第七旋转块13、第八旋转块15,第一连接片2、第二连接片6、第三连接片10、第四连接片14组成,第一至第四活动块可绕连接自身的连接件旋转。机构外形为一个大四边形,第一活动块4与第二旋转块3、第三旋转块5组成第一个小四边形模块,第二活动块8与第四旋转块7、第五旋转块9组成第二个小四边形模块,第三活动块12与第六旋转块11、第七旋转块13组成第三个小四边形模块,第四活动块16与第八旋转块15、第一旋转块1组成第四个小四边形模块,第一个小四边形模块与第二个小四边形模块通过第二连接片6连接构成大四边形的一个边,第二个小四边形模块与第三个小四边形模块通过第三连接片10连接构成大四边形的一个边,第三个小四边形模块与第四个小四边形模块通过第四连接片14连接构成大四边形的一个边,第四个小四边形模块与第一个小四边形模块通过第一连接片2连接构成大四边形的一个边。第一活动块4与第二旋转块3、第三旋转块5通过连接件连接,第二活动块8与第四旋转块7、第五旋转块9通过连接件连接,第三活动块12与第六旋转块11、第七旋转块13通过连接件连接,第四活动块16与第一旋转块1、第八旋转块15通过连接件连接,第一连接片2与第一旋转块1、第二旋转块3通过连接件连接,第二连接片6与第三旋转块5、第四旋转块7通过连接件连接,第三连接片10与第五旋转块9、第六旋转块11通过连接件连接,第四连接片14第七与旋转块13、第八旋转块15通过连接件连接。第一活动块4可绕其与第二旋转块3或第三旋转块5之间的连接件转动,第二活动块8可绕其与第四旋转块7或第五旋转块9之间的连接件转动,第三活动块12可绕其与第六旋转块11或第七旋转块13之间的连接件转动,第四活动块16可绕其与第八旋转块15或第一旋转块1之间的连接件转动,第一旋转块1可绕其与第四活动块16或第一连接片2之间的连接件转动,第二旋转块3可绕其与第二活动块4或第一连接片2之间的连接件转动,第三旋转块5可绕其与第一活动块4或第二连接片6之间的连接件转动,第四旋转块7可绕其与第二活动块8或第二连接片6之间的连接件转动,第五旋转块9可绕其与第二活动块8或第三连接片10之间的连接件转动,第六旋转块11可绕其与第三活动块12或第三连接片10之间的连接件转动,第七旋转块13可绕其与第三活动块12或第四连接片14之间的连接件转动,第八旋转块15可绕其与第四活动块16或第四连接片14之间的连接件转动。第一至第四活动块可以是任意厚度的实心或空心块,第一至第八旋转块、第一至第四连接片只需配合其尺寸即可,第一至第四活动块的表面可以是连续或部分镂空,空心块内部可填充固体、液体或气体。第一至第四活动块四个边需要倒一定弧度的圆角,如图2(a)所示;第一至第八旋转块)除连接面外需倒一定弧度的圆角,如图2(b)所示;第一至第四连接片两个短边需倒一定弧度的圆角,如图2(c)所示。第一至第四活动块的表面可以雕刻不同图案,在变形、翻转过程中形成不同组合图案,第一至第四活动块的表面可以是光滑或者有凹凸的部分。第一至第四活动块绕其与第一至第八旋转块之间的连接件转动或者第一至第八旋转块绕其与第一至第四连接片之间连接件的转动可以是通过手动或电动执行完成。该折叠变形行走机构的具体使用方法:平移行走:将机构平放,如图3(a)所示;给第一活动块4、第二活动块8同时输入动力,使它们绕第二旋转块3与第一连接片2之间的连接件和第五旋转块9和第三连接片10之间的连接件转动90度,得到变形后的机构如图3(b)所示;之后仍给第一活动块4、第二活动块8同时输入动力,使它们绕第六旋转块11与第三连接片10之间的连接件和第一旋转块1和第一连接片2之间的连接件转动90度,得到变形后的机构如图3(c)所示;给第一活动块4、第二活动块8、第三活动块12、第四活动块16同时输入动力,使第一活动块4、第四活动块16绕第三旋转块5与第二连接片6之间的连接件和第八旋转块15与第四连接片14之间的连接件转动90度,使第二活动块8、第三活动块12绕第四旋转块7与第二连接片6之间的连接件和第七旋转块13与第四连接片14之间的连接件转动90度,如图3(d)所示;给第一活动块4、第二活动块8同时输入动力,使它们绕第三活动块12与第六旋转块11之间的连接件和第四活动块16与第一旋转块1之间的连接件转动90度,如图3(e)所示;给第一活动块4、第二活动块8输入动力,使它们绕第一活动块4与第二旋转块3之间的连接件和第二活动块8与第五旋转块9之间的连接件转动90度,如图3(f)所示。机构实现了一个完整的平移行走。滚动行走:将机构平放,如图4(a)所示;给第一活动块4、第二活动块8同时输入动力,使它们绕第二旋转块3与第一连接片2之间的连接件和第五旋转块9和第三连接片10之间的连接件转动90度,得到变形后的机构如图4(b)所示;给第一活动块4、第二活动块8同时输入动力,使它们绕第六旋转块11与第四连接片10之间的连接件和第一旋转块1和第一连接片2之间的连接件转动90度,得到变形后的机构如图4(c)所示;给第一活动块4、第二活动块8、第三活动块12同时输入动力,使第一活动块4绕第一活动块4与第二旋转块3连接的连接件和第三旋转块5与第二连接片6连接的连接件转动90度,使第二活动块8绕第二活动块8与第五旋转块9之间的连接件和第四旋转块7与第二连接片6之间的连接件转动90度,使第三活动块12绕第三活动块12与第六旋转块11之间的连接件和第七旋转块13与第四连接片14之间的连接件转动90度,得到变形后的机构如图4(d)所示;给第一活动块4、第二活动块8、第三活动块12同时输入动力,使它们按照上一步的转动方式转动90度,得到变形后的机构如图4(e)所示;重复图4(d)和图4(e)所示动作。机构实现了一个完整的滚动行走。