[发明专利]一种可重构的机械结构基本体形态构建方法

权利要求书

1.一种可重构的机械结构基本体形态构建方法，其特征是：包括以下步骤：

第一步：根据基本体的特征，建立相应的扫掠基面、扫掠导线和轮廓约束线：扫掠基面为基本体在某一方向上最大截面；扫掠导线为扫掠基面形心的运动轨迹，该运动轨迹为基本体内部的点集；轮廓约束线为扫掠基面边界的某一点在扫掠基面运动过程中所形成的轮廓轨迹；

第二步：建立扫掠约束角度：在扫掠基面沿着扫掠导线运动过程中，确保扫掠导线的切线与扫掠基面的夹角保持不变，并且扫掠导线的切线与扫掠基面的形心到此时轮廓轨迹点连线的夹角保持不变；

第三步：根据初始时刻与当前时刻的扫掠基面上形心到轮廓轨迹点的距离比值，建立扫掠基面相对于坐标原点的等比例缩放变换矩阵；

第四步：根据第二步建立的扫掠约束角度条件，确定当前时刻扫掠基面相对于初始时刻扫掠基面位置的旋转变换矩阵；

第五步：根据三维几何变换方法构建扫掠基面在运动过程中的齐次坐标转换矩阵，并以此构建基本体的转换模型；

第六步：根据转换模型中的扫掠基面和扫掠导线，比较扫掠基面和扫掠导线的尺寸关系，构建基本体的结构形态；

令扫掠基面的形心轨迹点为C_i，轮廓轨迹点为A_i，则在初始时刻，扫掠基面的形心表示为C₀，相应的轮廓点表示为A₀；在t时刻，扫掠基面的形心表示为C_t，相应的轮廓点表示为A_t；初始时刻与t时刻的扫掠基面上形心到轮廓轨迹点的距离比所述基本体的转换模型为T＝T₁T₂T₃T₄；T₁表示扫掠基面在初始时刻，其形心在C₀处平移到坐标原点的变换矩阵，令C₀的点坐标为(x₀，y₀，z₀)，则

T₂表示扫掠基面相对坐标原点的等比例缩放变换矩阵，

T₃表示将等比例缩放变换后的扫掠基面旋转到t时刻基面形心C_t处平行位置的旋转变换矩阵，由t时刻轮廓约束线的轨迹A_t以及导线切线即可确定扫掠基面在任意时刻相对于初始时刻扫掠基面位置而绕X轴、Y轴、Z轴旋转角度为θ₁、θ₂、θ₃，则

T₄表示将旋转变换后的扫掠基面平移到C_t处的变换矩阵，令C_t的点坐标为(x_t，y_t，z_t)，则

2.根据权利要求1所述的一种可重构的机械结构基本体形态构建方法，其特征是：所述扫掠导线和轮廓约束线均为光滑的曲线；在任意时刻，通过扫掠导线的切线上某点作扫掠基面的垂线，其垂足不能落在扫掠基面的形心到此时轮廓轨迹点的连线上，不包括切线与扫掠基面垂直的情况。

3.根据权利要求1所述的一种可重构的机械结构基本体形态构建方法，其特征是：根据基本体的结构形态，通过选择不同的扫掠基面的形状用于实现构建同一结构形态的不同结构模型。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种可重构的机械结构基本体形态构建方法，其特征是：在构建的转换模型中，若扫掠导线的尺寸远大于扫掠基面的尺寸，则基本体的结构形态为该扫掠导线；反之，基本体的结构形态为扫掠基面。