Deployable polyhedrons with one-DOF radial transformation

要約

展開可能な多面体は、プラトン多面体とアルキメデス多面体の間で変換して、さまざまなエンジニアリング アプリケーションの要求を満たすことができます。
しかし、既存の設計ソリューションは多くの場合、複数の自由度があり、機構のリンクやジョイントが複雑であるため、実際にはその可能性が大幅に制限されています。
この論文は、固体幾何学と機構運動学の基礎を組み合わせて、空間 7R 結合の N 回対称ループに基づく切り紙アルキメデス多面体のファミリーを提案します。この多面体は、四面体、八面体、または二十面体対称に続いて 1 自由度の動径変換を実行します。
さらに、各対称多面体グループでは、1 つの同一の展開構成から 3 つの異なる変換パスを実現できます。
また、このような設計戦略が多面体テッセレーションにも容易に適用できることも実証しました。
この研究は、航空宇宙探査、建築、メタマテリアルなどでのアプリケーションを容易にする、展開可能な多面体のための豊富なソリューション ファミリを提供します。

要約(オリジナル)

Deployable polyhedrons can transform between Platonic and Archimedean polyhedrons to meet the demands of various engineering applications. However, the existing design solutions are often with multiple degrees of freedom and complicated mechanism links and joints, which greatly limited their potential in practice. Combining the fundamentals of solid geometry and mechanism kinematics, this paper proposes a family of kirigami Archimedean polyhedrons based on the N-fold-symmetric loops of spatial 7R linkage, which perform one-DOF radial transformation following tetrahedral, octahedral, or icosahedral symmetry. Moreover, in each symmetric polyhedral group, three different transforming paths can be achieved from one identical deployed configuration. We also demonstrated that such design strategy can be readily applied to polyhedral tessellation. This work provides a family of rich solutions for deployable polyhedrons to facilitate their applications in aerospace exploration, architecture, metamaterials and so on.

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