[发明专利]一种六柱实心鲁班锁设计方法

说明书

本发明属鲁班锁技术领域，尤其涉及一种六柱实心鲁班锁设计方法，现提出如下方案，(1)将拼装成鲁班锁的柱杆划分为小立方体；(2)根据划分的结构，将每个立方体用坐标矩阵表示；(3)把拼装好的实心鲁班锁划分为内部区域和外部区域，将内部区域的立方块排列组合，构造出新的装配结构；(4)基于拆卸的方式对装配体进行拆卸，可拆卸的则输出矩阵坐标，表示设计出新型鲁班锁，若装配结构不能拆卸，则重复步骤(3)，进行下一次拆卸，直至输出矩阵坐标；(5)将输出的矩阵坐标还原出三维模型。最后通过3D打印技术打印出6个柱杆的实物，并将6个柱杆的实物拼装与拆卸，可以拼装成实心鲁班锁，验证了该方法的可行性。

技术领域

本发明涉及鲁班锁技术领域，尤其涉及一种六柱实心鲁班锁设计方法。

背景技术

鲁班锁起源于中国古代建筑的榫卯结构，榫卯结构是将木质结构连接在一起的一种独特方式，凸出来的部分叫榫，凹进去的部分叫卯，凹凸相互扣合,就能将两个或多个木质结构紧密连接在一起，构成一个相对稳定的整体。榫卯结构是中国古代工匠独创的一种结构方式，充分体现了中国古人的智慧。

鲁班锁是榫卯结构的衍生品，近些年来已成为一种智力玩具，拆装不仅能够提高玩家的动手能力，还能提高空间想象力，玩家掌握一定的拼装规律，可以将不同的六柱鲁班锁进行拼装，目前市面上所能见到的六柱鲁班锁较少，不能让玩家更加系统、全面的了解鲁班锁，现提出一种六柱实心鲁班锁设计方法，可以设计出更多新型鲁班锁。

针对上述问题，本发明文件提出了一种六柱实心鲁班锁设计方法。

发明内容

本发明提供了一种六柱实心鲁班锁设计方法，解决了现有技术中存在市面上所能见到的六柱鲁班锁较少，不能让玩家更加系统、全面的了解鲁班锁的缺点。

本发明提供了如下技术方案：

一种六柱实心鲁班锁设计方法，包括如下步骤：

步骤一、将可拼装成鲁班锁的柱杆进行划分，获得划分为小立方体的柱杆；

步骤二、根据步骤一中获得的划分为小立方体的柱杆结构，利用MATLAB软件为每个小立方体建立坐标矩阵，并通过坐标矩阵对每个小立方体进行表示；

步骤三、将步骤一中的柱杆进行拼装，获得实心鲁班锁，将实心鲁班锁划分为内部区域和外部区域，确定内部区域每个立方块有可能被分配到哪个柱杆，将立方块随机排列组合，获得新的装配结构；

步骤四、基于虚拟拆卸的方式对步骤三中获得新的装配结构进行拆卸，可拆卸的则通过利用MATLAB软件输出矩阵坐标，表示设计出新型鲁班锁，若装配结构不能拆卸，则重复步骤三，进行下一次拆卸，直至输出矩阵坐标；

步骤五、将步骤四中获得的矩阵坐标利用三维建模软件还原出三维模型，并获得三维模型数据；

步骤六、将步骤五中获得的三维模型数据输入至3D打印机中，打印出实物柱杆，并将柱杆实物拼装与拆卸。

根据本发明的一个实施例，所述步骤一中的鲁班锁柱杆设置为6个，每个柱杆划分的小立方体为24个，将其中12个进行编号。

根据本发明的一个实施例，所述步骤二中每个小立方体的坐标矩阵可以表示为C_i＝(a_ib_ic_i)^T，i＝1，2，…，24，a_ib_ic_i为小立方体的体心在三维空间中的坐标表示，i为柱杆划分的24个小立方体。