CN106493717A - 一种二十面体的单移动可展对称耦合机构 - Google Patents

Abstract

一种二十面体的单移动可展对称耦合机构，该机构包括二十二个节点，四十个连杆，二十个面。二十二个节点包括两个正五边形、十个菱形、十个正三角形。正五边形上的五个转动副的相邻轴线简夹角为108度，菱形的四个转动副的相邻轴线间夹角为90度，正三角形的三个转动副的相邻轴线间夹角为60度。该机构各分支结构组成相同且对称分布，节点构件由三、四、正五边形组成，丰富了耦合机构的多样性；该机构能够单向移动且向几何中心收缩和展开运动，属于一种多面体可展耦合机构。如果对其加以改进可以用到伞的骨架或者帐篷的骨架，根据工作条件及环境需求伸展收拢，便于运输，能更好的适应特殊场合，有良好的应用前景。

Description

一种二十面体的单移动可展对称耦合机构

技术领域

本发明是一种单移动的多环可展对称耦合机构，涉及机构学应用技术领域，尤其涉及了一种具有可展折叠机构的航天机器人领域。

背景技术

随着机构由简单向复杂、平面向空间、单环向多环的不断发展，机构创新始终是机器装备创新的关键和研究热点。现有的并联机构具有承载能力强，刚度大，惯性低等优点，但是工作空间有限；串联机构工作空间大，结构简单灵巧，但强度低，不适用于重载场合。在这样的发展趋势下，混联机构应运而生。这类机构很好地将串联机构和并联机构的优点有效复合，同时突破各自结构的缺点，近年来成为机构领域的研究热点。结构组成复杂但外观新颖的混联机构，其机架和动平台之间的连接支链相互耦合，彼此之间并不独立，通常以多个相同的环结构连接成网状耦合机构的形式呈现，使得该类机构具备了结构功能及外观的双重优点，符合机构的发展趋势。但是，由于现有成熟的构型综合理论适用于具有独立分支的并联机构。与并联机构结构上的迥异，决定了已有的构型综合理论对多环耦合机构并不适用，大大限制了耦合机构，特别是多面体耦合新机构的提出。所以促进这类机构的大量开发和应用是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种具有二十面体的单移动可展耦合机构机器人机构，为国内企业及研究机构提供专利信息和技术支持。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种单移动可展对称耦合机构，该机构包括二十二个节点，四十个连杆，二十个面。二十二个节点包括两个正五边形、十个菱形、十个正三角形。正五边形上的五个转动副的相邻轴线简夹角为108度，菱形的四个转动副的相邻轴线间夹角为90度，正三角形的三个转动副的相邻轴线间夹角为60度。连杆两端的转动副的轴线相互平行，且两端与不同种类的节点连接。连杆连接节点有两种连接类型，第一种为连杆的两端分别与正三角形和菱形连接，第二种为连杆的两端分别与正三角形和正五边形连接。

选择两个正五角形构件分别为动平台和定平台，用D1代表定平台，M1代表动平台。该机构包括定平台、动平台以及连接定平台与动平台的五个分支单元和五个耦合支链单元，每一个耦合支链单元包含两个连杆。五个分支单元包括第一分支单元、第二分支单元、第三分支单元、第四分支单元、第五分支单元。每一个分支单元都包含相同的结构单元，即有一个与动平台相连的连杆、一个四边形单元环和一个与定平台相连的连杆。五个耦合支链单元包括第一耦合支链单元、第二耦合支链单元、第三耦合支链单元、第四耦合支链单元、第五耦合支链单元。每个耦合支链单元与其中两个相邻分支连接，五个分支单元和五个耦合支链单元间隔连接形成网状耦合结构。将十个正三角形和十个菱形均定义为节点构件，与动平台直接连接的五个节点构件对应各自所在的分支，分别为动平台的第一节点构件L1、动平台的第二节点构件L2、动平台的第三节点构件L3、动平台的第四节点构件L4、动平台的第五节点构件L5，与定平台直接连接的五个节点构件对应各自所在的分支，分别为定平台的第一节点构件L6、定平台的第二节点构件L7、定平台的第三节点构件L8、定平台的第四节点构件L9、定平台的第五节点构件L10。

第一分支单元包括动平台的第一连杆G11、第一四边形单元环、定平台的第一连杆G16。第一四边形单元环包括第一分支单元的第二连杆G12、动平台的第一节点构件L1、第一分支单元的第三连杆G13、第一分支单元的第三连杆G13、三角形的第二节点构件S2、第一分支单元的第四连杆G14、定平台第一节点构件L6、第一分支单元的第五连杆G15、三角形的第一节点构件S1。第一分支单元的第二连杆G12和第一分支单元的第三连杆G13通过动平台的第一节点构件L1的两个相邻转动副连接，第一分支单元的第三连杆G13和第一分支单元的第四连杆G14通过三角形第二节点构件S2中两个相邻的转动副连接，第一分支单元的第四连杆G14和第一分支单元的第五连杆G15通过定平台的第一节点构件L6中两个相邻转动副连接，第一分支单元的第五连杆G15和第一分支单元的第二连杆G12通过三角形第一节点构件S1中两个相邻的转动副连接。第一四边形单元环表示为G12-L1-G13-S2-G14-L6-G15-S1-G12。第一分支单元表示为-G11-第一四边形单元-G16-。

第二分支单元包括动平台的第二连杆G21、第二四边形单元环、定平台的第二连杆G26。第二四边形单元环包括第二分支单元的第二连杆G22、动平台的第二节点构件L2、第二分支单元的第三连杆G23、三角形的第四节点构件S4、第二分支单元的第四连杆G24、定平台第二节点构件L7、第二分支单元的第五连杆G25、三角形的第三节点构件S3。第二分支单元的第二连杆G22和第二分支单元的第三连杆G23通过动平台的第二节点构件L2的两个相邻转动副连接，第二分支单元的第三连杆G23和第二分支单元的第四连杆G24通过三角形第四节点构件S4中两个相邻的转动副连接，第二分支单元的第四连杆G24和第二分支单元的第五连杆G15通过定平台的第二节点构件L7中两个相邻转动副连接，第二分支单元的第五连杆G25和第二分支单元的第二连杆G22通过三角形第三节点构件S3中两个相邻的转动副连接。第二四边形单元环表示为G22-L2-G23-S4-G24-L7-G25-S3-G22。第二分支单元表示为-G21-第二四边形单元-G26-。

第三分支单元包括动平台的第三连杆G31、第三四边形单元环、定平台的第三连杆G36。第三四边形单元环包括第三分支单元的第二连杆G32、动平台的第三节点构件L3、第三分支单元的第三连杆G33、三角形的第六节点构件S6、第三分支单元的第四连杆G34、定平台第三节点构件L8、第三分支单元的第五连杆G35、三角形的第五节点构件S5。第三分支单元的第二连杆G32和第三分支单元的第三连杆G33通过动平台的第三节点构件L3的两个相邻转动副连接，第三分支单元的第三连杆G33和第三分支单元的第四连杆G34通过三角形第六节点构件S6中两个相邻的转动副连接，第三分支单元的第四连杆G34和第三分支单元的第五连杆G35通过定平台的第三节点构件L8中两个相邻转动副连接，第三分支单元的第五连杆G35和第三分支单元的第二连杆G32通过三角形第五节点构件S5中两个相邻的转动副连接。第三四边形单元环表示为G32-L3-G33-S6-G34-L8-G35-S5-G32。第三分支单元表示为-G31-第三四边形单元-G36-。

第四分支单元包括动平台的第四连杆G41、第一四边形单元环、定平台的第四连杆G46。第四边形单元环包括第四分支单元的第二连杆G42、动平台的第四节点构件L4、第四分支单元的第三连杆G43、三角形的第八节点构件S8、第四分支单元的第四连杆G44、定平台第四节点构件L9、第四分支单元的第五连杆G45、三角形的第七节点构件S7。第四分支单元的第二连杆G42和第四分支单元的第三连杆G43通过动平台的第四节点构件L4的两个相邻转动副连接，第四分支单元的第三连杆G43和第四分支单元的第四连杆G44通过三角形第八节点构件S8中两个相邻的转动副连接，第四分支单元的第四连杆G44和第四分支单元的第五连杆G45通过定平台的第四节点构件L9中两个相邻转动副连接，第四分支单元的第五连杆G45和第四分支单元的第二连杆G42通过三角形第七节点构件S7中两个相邻的转动副连接。第四边形单元环表示为G42-L4-G43-S8-G44-L9-G45-S7-G42。第四分支单元表示为-G41-第四四边形单元-G46-。

第五分支单元包括动平台的第五连杆G51、第五四边形单元环、定平台的第五连杆G56。第五四边形单元环包括第五分支单元的第二连杆G52、动平台的第五节点构件L5、第五分支单元的第三连杆G53、三角形的第十节点构件S10、第五分支单元的第四连杆G54、定平台第五节点构件L10、第五分支单元的第五连杆G55、三角形的第九节点构件S9。第五分支单元的第二连杆G52和第五分支单元的第三连杆G53通过动平台的第五节点构件L5的两个相邻转动副连接，第五分支单元的第三连杆G53和第五分支单元的第四连杆G54通过三角形第十节点构件S10中两个相邻的转动副连接，第五分支单元的第四连杆G54和第五分支单元的第五连杆G55通过定平台的第五节点构件L10中两个相邻转动副连接，第五分支单元的第五连杆G55和第五分支单元的第二连杆G52通过三角形的第九节点构件S9中两个相邻的转动副连接。第五四边形单元环表示为G52-L5-G53-S10-G54-L10-G55-S9-G52。第五分支单元表示为-G51-第五四边形单元-G56-。

第一分支通过动平台的第一转动副R11连接到动平台，第一分支通过定平台的第一转动副R12连接到定平台。第二分支通过动平台的第二转动副R21连接到动平台，通过定平台的第二转动副R22连接到定平台。第三分支通过动平台的第三转动副R31连接到动平台，通过定平台的第三转动副R32连接到定平台。第四分支通过动平台的第二转动副R41连接到动平台，通过定平台的第四转动副R42连接到定平台。第五分支通过动平台的第五转动副R51连接到动平台，通过定平台的第五转动副R52连接到定平台。第一分支和第二分支通过第一耦合支链单元耦合连接，第二分支和第三分支之间通过第二耦合支链单元耦合连接，第三分支和第四分支之间通过第三耦合支链单元耦合连接，第二分支和第三分支之间通过第二耦合支链单元耦合连接，第三分支和第四分支之间通过第三耦合支链单元耦合连接，第四分支和第五分支之间通过第四耦合支链单元耦合连接，第五分支和第一分支之间通过第五耦合支链单元耦合连接。

第一耦合支链单元包括第一耦合支链单元的第一连杆G17和第一耦合支链单元第二连杆G18。第一耦合支链单元的第一连杆G17通过三角形的第二节点构件S2和第一分支用转动副连接，通过定平台的第二节点构件L7和第二分支用转动副连接。第一耦合支链单元的第二连杆G18通过动平台的第一节点构件L1和第一分支连接，通过三角形的第三节点构件S3和第二分支连接。第二耦合支链单元包括第二耦合支链单元的第一连杆G27和第二耦合支链单元第二连杆G28。第二耦合支链单元的第一连杆G27通过三角形的第四节点构件S4和第二分支用转动副连接，通过定平台的第三节点构件L8和第三分支用转动副连接。第二耦合支链单元的第二连杆G28通过动平台的第二节点构件L2和第二分支连接，通过三角形的第五节点构件S5和第三分支连接。第三耦合支链单元包括第三耦合支链单元的第一连杆G37和第三耦合支链单元第二连杆G38。第三耦合支链单元的第一连杆G37通过三角形的第六节点构件S6和第三分支用转动副连接，通过定平台的第四节点构件L9和第四分支用转动副连接。第三耦合支链单元的第二连杆G38通过动平台的第三节点构件L3和第三分支连接，通过三角形的第七节点构件S7和第四分支连接。

第四耦合支链单元包括第四耦合支链单元的第一连杆G47和第四耦合支链单元第二连杆G48。第四耦合支链单元的第一连杆G47通过三角形的第八节点构件S8和第四分支用转动副连接，通过定平台的第五节点构件L10和第五分支用转动副连接。第四耦合支链单元的第二连杆G48通过动平台的第四节点构件L4和第四分支连接，通过三角形的第就节点构件S9和第五分支连接。第五耦合支链单元包括第五耦合支链单元的第一连杆G57和第五耦合支链单元第二连杆G58。第五耦合支链单元的第一连杆G57通过三角形的第十节点构件S10和第五分支用转动副连接，通过定平台的第一节点构件L1和第一分支用转动副连接。第五耦合支链单元的第二连杆G58通过动平台的第五节点构件L5和第五分支连接，通过三角形的第一节点构件S1和第一分支连接。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、该机构各分支结构组成相同且对称分布，节点构件由三、四、正五边形组成，而一般的耦合机构仅仅由其中的两种形状组成，丰富了耦合机构的多样性；

2、与实现同样运动性质的机构相比，其内部结构呈多环网状结构，兼备串并联机构的优点，具灵活度大以及工作空间大等特点，当连杆变短时适用于制作魔方等类玩具的制作；

3、该机构在特定的驱动条件下，该机构能够单向移动且向几何中心收缩和展开运动，属于一种多面体可展耦合机构。如果对其加以改进可以用到伞的骨架或者帐篷的骨架，根据工作条件及环境需求伸展收拢，便于运输，能更好的适应特殊场合，有良好的应用前景。

附图说明

图1为一种单移动的多环可展对称耦合机构的示意图。

图中：M1、动平台 D1、定平台 G11、动平台的第一连杆 G21、动平台的第二连杆G31、动平台的第三连杆 G41、动平台的第四连杆 G51、动平台的第五连杆 G12、第一分支单元的第二连杆 G13、第一分支单元的第三连杆 G14、第一分支单元的第四连杆 G15、第一分支单元的第五连杆 G16、第一分支单元的第六连杆 G22、第二分支单元的第二连杆 G23、第二分支单元的第三连杆 G24、第二分支单元的第四连杆 G25、第二分支单元的第五连杆G26、第二分支单元的第六连杆 G32、第三分支单元的第二连杆 G33、第三分支单元的第三连杆 G34、第三分支单元的第四连杆 G35、第三分支单元的第五连杆 G36、第三分支单元的第六连杆 G42、第四分支单元的第二连杆 G43、第四分支单元的第三连杆 G44、第四分支单元的第四连杆 G45、第四分支单元的第五连杆 G46、第四分支单元的第六连杆 G52、第五分支的第二杆组 G53、第五分支的第三杆组 G54、第五分支的第四杆组 G56、第五分支单元的第六连杆 G17、第一耦合支链单元的第一连杆 G18、第一耦合支链单元第二连杆 G27、第二耦合支链单元的第一连杆 G28、第二耦合支链单元第二连杆 G37、第三耦合支链单元的第一连杆 G38、第三耦合支链单元第二连杆 G47、第四耦合支链单元的第一连杆 G48、第四耦合支链单元第二连杆 G57、第五耦合支链单元的第一连杆 G58、第五耦合支链单元第二连杆 L1、动平台的第一节点构件 L2、动平台的第二节点构件 L3、动平台的第三节点构件L4、动平台的第四节点构件 L5、动平台的第五节点构件 L6、定平台的第一节点构件 L7、定平台的第二节点构件 L8、定平台的第三节点构件 L9、定平台的第四节点构件 L10、定平台的第五节点构件 S1、三角形的第一节点构件 S2、三角形的第二节点构件 S3、三角形的第三节点构件 S4、三角形的第四节点构件 S5、三角形的第五节点构件 S6、三角形的第六节点构件 S7、三角形的第七节点构件 S8、三角形的第八节点构件 S9、三角形的第九节点构件 S10、三角形的第十节点构件 R11、动平台的第一转动副 R21、动平台的第二转动副R31、动平台的第三转动副 R41、动平台的第四转动副 51、动平台的第五转动副 R12、定平台的第一转动副 R22、定平台的第二转动副 R32、定平台的第三转动副 R43、定平台的第四转动副 R52、定平台的第五转动副

具体实施方式

如图1所示，第一分支单元包括动平台的第一连杆G11、第一四边形单元环、定平台的第一连杆G16。第一四边形单元环包括第一分支单元的第二连杆G12、动平台的第一节点构件L1、第一分支单元的第三连杆G13、第一分支单元的第三连杆G13、三角形的第二节点构件S2、第一分支单元的第四连杆G14、定平台第一节点构件L6、第一分支单元的第五连杆G15、三角形的第一节点构件S1。第一分支单元的第二连杆G12和第一分支单元的第三连杆G13通过动平台的第一节点构件L1的两个相邻转动副连接，第一分支单元的第三连杆G13和第一分支单元的第四连杆G14通过三角形第二节点构件S2中两个相邻的转动副连接，第一分支单元的第四连杆G14和第一分支单元的第五连杆G15通过定平台的第一节点构件L6中两个相邻转动副连接，第一分支单元的第五连杆G15和第一分支单元的第二连杆G12通过三角形第一节点构件S1中两个相邻的转动副连接。第一四边形单元环表示为G12-L1-G13-S2-G14-L6-G15-S1-G12。第一分支单元表示为-G11-第一四边形单元-G16-。

第二分支单元包括动平台的第二连杆G21、第二四边形单元环、定平台的第二连杆G26。第二四边形单元环包括第二分支单元的第二连杆G22、动平台的第二节点构件L2、第二分支单元的第三连杆G23、三角形的第四节点构件S4、第二分支单元的第四连杆G24、定平台第二节点构件L7、第二分支单元的第五连杆G25、三角形的第三节点构件S3。第二分支单元的第二连杆G22和第二分支单元的第三连杆G23通过动平台的第二节点构件L2的两个相邻转动副连接，第二分支单元的第三连杆G23和第二分支单元的第四连杆G24通过三角形第四节点构件S4中两个相邻的转动副连接，第二分支单元的第四连杆G24和第二分支单元的第五连杆G15通过定平台的第二节点构件L7中两个相邻转动副连接，第二分支单元的第五连杆G25和第二分支单元的第二连杆G22通过三角形第三节点构件S3中两个相邻的转动副连接。第二四边形单元环表示为G22-L2-G23-S4-G24-L7-G25-S3-G22。第二分支单元表示为-G21-第二四边形单元-G26-。

第三分支单元包括动平台的第三连杆G31、第三四边形单元环、定平台的第三连杆G36。第三四边形单元环包括第三分支单元的第二连杆G32、动平台的第三节点构件L3、第三分支单元的第三连杆G33、三角形的第六节点构件S6、第三分支单元的第四连杆G34、定平台第三节点构件L8、第三分支单元的第五连杆G35、三角形的第五节点构件S5。第三分支单元的第二连杆G32和第三分支单元的第三连杆G33通过动平台的第三节点构件L3的两个相邻转动副连接，第三分支单元的第三连杆G33和第三分支单元的第四连杆G34通过三角形第六节点构件S6中两个相邻的转动副连接，第三分支单元的第四连杆G34和第三分支单元的第五连杆G35通过定平台的第三节点构件L8中两个相邻转动副连接，第三分支单元的第五连杆G35和第三分支单元的第二连杆G32通过三角形第五节点构件S5中两个相邻的转动副连接。第三四边形单元环表示为G32-L3-G33-S6-G34-L8-G35-S5-G32。第三分支单元表示为-G31-第三四边形单元-G36-。

第四分支单元包括动平台的第四连杆G41、第一四边形单元环、定平台的第四连杆G46。第四边形单元环包括第四分支单元的第二连杆G42、动平台的第四节点构件L4、第四分支单元的第三连杆G43、三角形的第八节点构件S8、第四分支单元的第四连杆G44、定平台第四节点构件L9、第四分支单元的第五连杆G45、三角形的第七节点构件S7。第四分支单元的第二连杆G42和第四分支单元的第三连杆G43通过动平台的第四节点构件L4的两个相邻转动副连接，第四分支单元的第三连杆G43和第四分支单元的第四连杆G44通过三角形第八节点构件S8中两个相邻的转动副连接，第四分支单元的第四连杆G44和第四分支单元的第五连杆G45通过定平台的第四节点构件L9中两个相邻转动副连接，第四分支单元的第五连杆G45和第四分支单元的第二连杆G42通过三角形第七节点构件S7中两个相邻的转动副连接。第四边形单元环表示为G42-L4-G43-S8-G44-L9-G45-S7-G42。第四分支单元表示为-G41-第四四边形单元-G46-。

第五分支单元包括动平台的第五连杆G51、第五四边形单元环、定平台的第五连杆G56。第五四边形单元环包括第五分支单元的第二连杆G52、动平台的第五节点构件L5、第五分支单元的第三连杆G53、三角形的第十节点构件S10、第五分支单元的第四连杆G54、定平台第五节点构件L10、第五分支单元的第五连杆G55、三角形的第九节点构件S9。第五分支单元的第二连杆G52和第五分支单元的第三连杆G53通过动平台的第五节点构件L5的两个相邻转动副连接，第五分支单元的第三连杆G53和第五分支单元的第四连杆G54通过三角形第十节点构件S10中两个相邻的转动副连接，第五分支单元的第四连杆G54和第五分支单元的第五连杆G55通过定平台的第五节点构件L10中两个相邻转动副连接，第五分支单元的第五连杆G55和第五分支单元的第二连杆G52通过三角形第九节点构件S9中两个相邻的转动副连接。第五四边形单元环表示为G52-L5-G53-S10-G54-L10-G55-S9-G52。第五分支单元表示为-G51-第五四边形单元-G56-。

第一分支通过动平台的第一转动副R11连接到动平台，第一分支通过定平台的第一转动副R12连接到定平台。第二分支通过动平台的第二转动副R21连接到动平台，通过定平台的第二转动副R22连接到定平台。第三分支通过动平台的第三转动副R31连接到动平台，通过定平台的第三转动副R32连接到定平台。第四分支通过动平台的第二转动副R41连接到动平台，通过定平台的第四转动副R42连接到定平台。第五分支通过动平台的第五转动副R51连接到动平台，通过定平台的第五转动副R52连接到定平台。第一分支和第二分支通过第一耦合支链单元耦合连接，第二分支和第三分支之间通过第二耦合支链单元耦合连接，第三分支和第四分支之间通过第三耦合支链单元耦合连接，第二分支和第三分支之间通过第二耦合支链单元耦合连接，第三分支和第四分支之间通过第三耦合支链单元耦合连接，第四分支和第五分支之间通过第四耦合支链单元耦合连接，第五分支和第一分支之间通过第五耦合支链单元耦合连接。

第一耦合支链单元包括第一耦合支链单元的第一连杆G17和第一耦合支链单元第二连杆G18。第一耦合支链单元的第一连杆G17通过三角形的第二节点构件S2和第一分支用转动副连接，通过定平台的第二节点构件L7和第二分支用转动副连接。第一耦合支链单元的第二连杆G18通过动平台的第一节点构件L1和第一分支连接，通过三角形的第三节点构件S3和第二分支连接。第二耦合支链单元包括第二耦合支链单元的第一连杆G27和第二耦合支链单元第二连杆G28。第二耦合支链单元的第一连杆G27通过三角形的第四节点构件S4和第二分支用转动副连接，通过定平台的第三节点构件L8和第三分支用转动副连接。第二耦合支链单元的第二连杆G28通过动平台的第二节点构件L2和第二分支连接，通过三角形的第五节点构件S5和第三分支连接。第三耦合支链单元包括第三耦合支链单元的第一连杆G37和第三耦合支链单元第二连杆G38。第三耦合支链单元的第一连杆G37通过三角形的第六节点构件S6和第三分支用转动副连接，通过定平台的第四节点构件L9和第四分支用转动副连接。第三耦合支链单元的第二连杆G38通过动平台的第三节点构件L3和第三分支连接，通过三角形的第七节点构件S7和第四分支连接。

第四耦合支链单元包括第四耦合支链单元的第一连杆G47和第四耦合支链单元第二连杆G48。第四耦合支链单元的第一连杆G47通过三角形的第八节点构件S8和第四分支用转动副连接，通过定平台的第五节点构件L10和第五分支用转动副连接。第四耦合支链单元的第二连杆G48通过动平台的第四节点构件L4和第四分支连接，通过三角形的第就节点构件S9和第五分支连接。第五耦合支链单元包括第五耦合支链单元的第一连杆G57和第五耦合支链单元第二连杆G58。第五耦合支链单元的第一连杆G57通过三角形的第十节点构件S10和第五分支用转动副连接，通过定平台的第一节点构件L1和第一分支用转动副连接。第五耦合支链单元的第二连杆G58通过动平台的第五节点构件L5和第五分支连接，通过三角形的第一节点构件S1和第一分支连接。

Claims (8)

1.一种二十面体的单移动可展对称耦合机构，其特征在于：该机构包括二十二个节点，四十个连杆，二十个面；二十二个节点包括两个正五边形、十个菱形、十个正三角形；正五边形上的五个转动副的相邻轴线简夹角为108度，菱形的四个转动副的相邻轴线间夹角为90度，正三角形的三个转动副的相邻轴线间夹角为60度；连杆两端的转动副的轴线相互平行，且两端与不同种类的节点连接；连杆连接节点有两种连接类型，第一种为连杆的两端分别与正三角形和菱形连接，第二种为连杆的两端分别与正三角形和正五边形连接；

选择两个正五角形构件分别为动平台和定平台，用D1代表定平台，M1代表动平台；该机构包括定平台、动平台以及连接定平台与动平台的五个分支单元和五个耦合支链单元，每一个耦合支链单元包含两个连杆；五个分支单元包括第一分支单元、第二分支单元、第三分支单元、第四分支单元、第五分支单元；每一个分支单元都包含相同的结构单元，即有一个与动平台相连的连杆、一个四边形单元环和一个与定平台相连的连杆；五个耦合支链单元包括第一耦合支链单元、第二耦合支链单元、第三耦合支链单元、第四耦合支链单元、第五耦合支链单元；每个耦合支链单元与其中两个相邻分支连接，五个分支单元和五个耦合支链单元间隔连接形成网状耦合结构；将十个正三角形和十个菱形均定义为节点构件，与动平台直接连接的五个节点构件对应各自所在的分支，分别为动平台的第一节点构件L1、动平台的第二节点构件L2、动平台的第三节点构件L3、动平台的第四节点构件L4、动平台的第五节点构件L5，与定平台直接连接的五个节点构件对应各自所在的分支，分别为定平台的第一节点构件L6、定平台的第二节点构件L7、定平台的第三节点构件L8、定平台的第四节点构件L9、定平台的第五节点构件L10。

2.根据权利要求1所述的一种二十面体的单移动可展对称耦合机构，其特征在于：第一分支单元包括动平台的第一连杆G11、第一四边形单元环、定平台的第一连杆G16；第一四边形单元环包括第一分支单元的第二连杆G12、动平台的第一节点构件L1、第一分支单元的第三连杆G13、第一分支单元的第三连杆G13、三角形的第二节点构件S2、第一分支单元的第四连杆G14、定平台第一节点构件L6、第一分支单元的第五连杆G15、三角形的第一节点构件S1；第一分支单元的第二连杆G12和第一分支单元的第三连杆G13通过动平台的第一节点构件L1的两个相邻转动副连接，第一分支单元的第三连杆G13和第一分支单元的第四连杆G14通过三角形第二节点构件S2中两个相邻的转动副连接，第一分支单元的第四连杆G14和第一分支单元的第五连杆G15通过定平台的第一节点构件L6中两个相邻转动副连接，第一分支单元的第五连杆G15和第一分支单元的第二连杆G12通过三角形第一节点构件S1中两个相邻的转动副连接；第一四边形单元环表示为G12-L1-G13-S2-G14-L6-G15-S1-G12；第一分支单元表示为-G11-第一四边形单元-G16-。

3.根据权利要求1所述的一种二十面体的单移动可展对称耦合机构，其特征在于：第二分支单元包括动平台的第二连杆G21、第二四边形单元环、定平台的第二连杆G26；第二四边形单元环包括第二分支单元的第二连杆G22、动平台的第二节点构件L2、第二分支单元的第三连杆G23、三角形的第四节点构件S4、第二分支单元的第四连杆G24、定平台第二节点构件L7、第二分支单元的第五连杆G25、三角形的第三节点构件S3；第二分支单元的第二连杆G22和第二分支单元的第三连杆G23通过动平台的第二节点构件L2的两个相邻转动副连接，第二分支单元的第三连杆G23和第二分支单元的第四连杆G24通过三角形第四节点构件S4中两个相邻的转动副连接，第二分支单元的第四连杆G24和第二分支单元的第五连杆G15通过定平台的第二节点构件L7中两个相邻转动副连接，第二分支单元的第五连杆G25和第二分支单元的第二连杆G22通过三角形第三节点构件S3中两个相邻的转动副连接；第二四边形单元环表示为G22-L2-G23-S4-G24-L7-G25-S3-G22；第二分支单元表示为-G21-第二四边形单元-G26-。

4.根据权利要求1所述的一种二十面体的单移动可展对称耦合机构，其特征在于：第三分支单元包括动平台的第三连杆G31、第三四边形单元环、定平台的第三连杆G36；第三四边形单元环包括第三分支单元的第二连杆G32、动平台的第三节点构件L3、第三分支单元的第三连杆G33、三角形的第六节点构件S6、第三分支单元的第四连杆G34、定平台第三节点构件L8、第三分支单元的第五连杆G35、三角形的第五节点构件S5；第三分支单元的第二连杆G32和第三分支单元的第三连杆G33通过动平台的第三节点构件L3的两个相邻转动副连接，第三分支单元的第三连杆G33和第三分支单元的第四连杆G34通过三角形第六节点构件S6中两个相邻的转动副连接，第三分支单元的第四连杆G34和第三分支单元的第五连杆G35通过定平台的第三节点构件L8中两个相邻转动副连接，第三分支单元的第五连杆G35和第三分支单元的第二连杆G32通过三角形第五节点构件S5中两个相邻的转动副连接；第三四边形单元环表示为G32-L3-G33-S6-G34-L8-G35-S5-G32；第三分支单元表示为-G31-第三四边形单元-G36-。

5.根据权利要求1所述的一种二十面体的单移动可展对称耦合机构，其特征在于：第四分支单元包括动平台的第四连杆G41、第一四边形单元环、定平台的第四连杆G46；第四边形单元环包括第四分支单元的第二连杆G42、动平台的第四节点构件L4、第四分支单元的第三连杆G43、三角形的第八节点构件S8、第四分支单元的第四连杆G44、定平台第四节点构件L9、第四分支单元的第五连杆G45、三角形的第七节点构件S7；第四分支单元的第二连杆G42和第四分支单元的第三连杆G43通过动平台的第四节点构件L4的两个相邻转动副连接，第四分支单元的第三连杆G43和第四分支单元的第四连杆G44通过三角形第八节点构件S8中两个相邻的转动副连接，第四分支单元的第四连杆G44和第四分支单元的第五连杆G45通过定平台的第四节点构件L9中两个相邻转动副连接，第四分支单元的第五连杆G45和第四分支单元的第二连杆G42通过三角形第七节点构件S7中两个相邻的转动副连接；第四边形单元环表示为G42-L4-G43-S8-G44-L9-G45-S7-G42；第四分支单元表示为-G41-第四四边形单元-G46-。

6.根据权利要求1所述的一种二十面体的单移动可展对称耦合机构，其特征在于：第五分支单元包括动平台的第五连杆G51、第五四边形单元环、定平台的第五连杆G56；第五四边形单元环包括第五分支单元的第二连杆G52、动平台的第五节点构件L5、第五分支单元的第三连杆G53、三角形的第十节点构件S10、第五分支单元的第四连杆G54、定平台第五节点构件L10、第五分支单元的第五连杆G55、三角形的第九节点构件S9；第五分支单元的第二连杆G52和第五分支单元的第三连杆G53通过动平台的第五节点构件L5的两个相邻转动副连接，第五分支单元的第三连杆G53和第五分支单元的第四连杆G54通过三角形第十节点构件S10中两个相邻的转动副连接，第五分支单元的第四连杆G54和第五分支单元的第五连杆G55通过定平台的第五节点构件L10中两个相邻转动副连接，第五分支单元的第五连杆G55和第五分支单元的第二连杆G52通过三角形的第九节点构件S9中两个相邻的转动副连接；第五四边形单元环表示为G52-L5-G53-S10-G54-L10-G55-S9-G52；第五分支单元表示为-G51-第五四边形单元-G56-。

7.根据权利要求1所述的一种二十面体的单移动可展对称耦合机构，其特征在于：第一分支通过动平台的第一转动副R11连接到动平台，第一分支通过定平台的第一转动副R12连接到定平台；第二分支通过动平台的第二转动副R21连接到动平台，通过定平台的第二转动副R22连接到定平台；第三分支通过动平台的第三转动副R31连接到动平台，通过定平台的第三转动副R32连接到定平台；第四分支通过动平台的第二转动副R41连接到动平台，通过定平台的第四转动副R42连接到定平台；第五分支通过动平台的第五转动副R51连接到动平台，通过定平台的第五转动副R52连接到定平台；第一分支和第二分支通过第一耦合支链单元耦合连接，第二分支和第三分支之间通过第二耦合支链单元耦合连接，第三分支和第四分支之间通过第三耦合支链单元耦合连接，第二分支和第三分支之间通过第二耦合支链单元耦合连接，第三分支和第四分支之间通过第三耦合支链单元耦合连接，第四分支和第五分支之间通过第四耦合支链单元耦合连接，第五分支和第一分支之间通过第五耦合支链单元耦合连接。

8.根据权利要求1所述的一种二十面体的单移动可展对称耦合机构，其特征在于：第一耦合支链单元包括第一耦合支链单元的第一连杆G17和第一耦合支链单元第二连杆G18；第一耦合支链单元的第一连杆G17通过三角形的第二节点构件S2和第一分支用转动副连接，通过定平台的第二节点构件L7和第二分支用转动副连接；第一耦合支链单元的第二连杆G18通过动平台的第一节点构件L1和第一分支连接，通过三角形的第三节点构件S3和第二分支连接；

第二耦合支链单元包括第二耦合支链单元的第一连杆G27和第二耦合支链单元第二连杆G28；第二耦合支链单元的第一连杆G27通过三角形的第四节点构件S4和第二分支用转动副连接，通过定平台的第三节点构件L8和第三分支用转动副连接；第二耦合支链单元的第二连杆G28通过动平台的第二节点构件L2和第二分支连接，通过三角形的第五节点构件S5和第三分支连接；

第三耦合支链单元包括第三耦合支链单元的第一连杆G37和第三耦合支链单元第二连杆G38；第三耦合支链单元的第一连杆G37通过三角形的第六节点构件S6和第三分支用转动副连接，通过定平台的第四节点构件L9和第四分支用转动副连接；第三耦合支链单元的第二连杆G38通过动平台的第三节点构件L3和第三分支连接，通过三角形的第七节点构件S7和第四分支连接；

第四耦合支链单元包括第四耦合支链单元的第一连杆G47和第四耦合支链单元第二连杆G48；第四耦合支链单元的第一连杆G47通过三角形的第八节点构件S8和第四分支用转动副连接，通过定平台的第五节点构件L10和第五分支用转动副连接；第四耦合支链单元的第二连杆G48通过动平台的第四节点构件L4和第四分支连接，通过三角形的第就节点构件S9和第五分支连接；第五耦合支链单元包括第五耦合支链单元的第一连杆G57和第五耦合支链单元第二连杆G58；第五耦合支链单元的第一连杆G57通过三角形的第十节点构件S10和第五分支用转动副连接，通过定平台的第一节点构件L1和第一分支用转动副连接；第五耦合支链单元的第二连杆G58通过动平台的第五节点构件L5和第五分支连接，通过三角形的第一节点构件S1和第一分支连接。