Sarrus-inspired Deployable Polyhedral Mechanisms

要約

展開可能な多面体機構 (DPM) は、ロボット工学、宇宙探査、構造工学などにおける応用の可能性により、近年急速に成長しています。この論文では、最初に、Sarrus にインスピレーションを得た展開可能な多面体機構のファミリーの構造、可動性、および運動学について説明します。
直線運動経路に沿って拡張操作を実行し、Sarrus リンクを埋め込むことにより、展開可能な四面体、立方体、十二面体の機構が特定され、それぞれ四面体、八面体、二十面体対称に従って構築されます。
プラトン多面体とアルキメデス多面体の間で同期した放射状運動を伴う 3 つのペアの変換が明らかになり、それらの重要な対称特性は各作品構成で完全に残されています。
続いて、等価直動関節を利用して、マルチループ多面体機構の可動性に対する等価解析戦略を提案し、計算プロセスを大幅に簡素化した。
したがって、この論文では、理論的研究において価値があるだけでなく、機械的メタマテリアル、展開可能なアーキテクチャ、宇宙探査などの実際の応用においても大きな可能性を秘めた、Sarrus にインスピレーションを得た DPM の構築方法と同等の解析を紹介します。

要約(オリジナル)

Deployable polyhedral mechanisms (DPMs) have witnessed flourishing growth in recent years because of their potential applications in robotics, space exploration, structure engineering, etc. This paper firstly presents the construction, mobility and kinematics of a family of Sarrus-inspired deployable polyhedral mechanisms. By carrying out expansion operation and implanting Sarrus linkages along the straight-line motion paths, deployable tetrahedral, cubic and dodecahedral mechanisms are identified and constructed following tetrahedral, octahedral and icosahedral symmetry, respectively. Three paired transformations with synchronized radial motion between Platonic and Archimedean polyhedrons are revealed, and their significant symmetric properties are perfectly remained in each work configuration. Subsequently, with assistant of equivalent prismatic joints, the equivalent analysis strategy for mobility of multiloop polyhedral mechanisms is proposed to significantly simplify the calculation process. This paper hence presents the construction method and equivalent analysis of the Sarrus-inspired DPMs that are not only valuable in theoretical investigation, but also have great potential in practical applications such as mechanical metamaterials, deployable architectures and space exploration.

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