CN113301973B - 用于产生三维结构的构建系统 - Google Patents

Abstract

在本发明涉及一种用于产生三维结构(39)的构建系统，该三维结构(39)由多个多面体单元(37)组成，每个多面体单元(37)铰接地连接到至少一个相邻多面体单元(37)，其中，多个铰接的单元(37)被布置为在所述三维结构(39)的各种形式之间能够互换地操控。所述系统还包括至少两种类型的板状构建元件(3)：单件式元件(1)和双件式元件(33)，该双件式元件(33)由两个单件式元件(1)组成，该两个单件式元件(1)彼此相邻布置并在两个相邻布置的单件式元件(1)中的每一个的边缘(7)之一处铰接地连接。每个板状构建元件(3)的每个边缘(7)的内部(5)还设置有耦接装置(9)，该耦接装置(9)布置成沿着板状构建元件(3)的边缘(7)将板状构建元件(3)耦接在一起，从而产生多面体单元(37)。完整的三维结构(39)的每个多面体单元(37)由至少一个单件式元件(1)和至少一个双件式元件(33)组成。本发明还涉及通过所述构建系统产生的三维结构(39)。

Description

用于产生三维结构的构建系统

技术领域

本发明涉及根据所附权利要求的一种用于产生能够改变的三维结构的构建系统以及这种三维结构。

背景技术

例如动态雕塑、视觉艺术、表演项目、玩具及类似物的三维结构，被广泛用于各种应用中。当具有改变其形状和形式的可能性时，此类结构在视觉上可能令人感兴趣并且令人赏心悦目，而它们却可以用于幻觉、表演艺术或用作放松玩具等。此类结构也可以用于实际用途，因为它们可以在有用的形状和更紧凑的形状之间进行改变，所述有用的形状例如一件家具，所述更紧凑的形状更易于存储在较小的空间中，或者例如，在运输过程中占用较小的空间。

在产生和组装此类三维结构时，经常需要进行大量工作，尤其是对于更复杂和/或更大型的结构。许多此类结构通常由多个较小的单元组成，它们以复杂的方式彼此连接。为了提供关于完成的结构的可移动性以及各种类型的功能和选项，可能必须制造大量部件，并且还需要耗时且困难的过程将它们组装在一起。通常，此类复杂的结构也可能仅呈现其单个或几个可能的变化形式，其中新的但相似的结构可能需要从头开始产生。因此，产生大量的各种此类结构可能是非常费力和耗时的。

发明内容

现有技术需要开发一种简单易用且直观的改进的构建系统。还需要开发这样的系统，其可以被组装和重新组装成不同的三维结构。甚至还需要开发这样的三维结构，其由构建系统的构建元件组成。

根据第一方面，提供了一种用于产生三维结构的构建系统。所述结构可以由多个多面体单元组成，每个多面体单元可以铰接地耦接到至少一个相邻的多面体单元，其中所述多个铰接的单元被布置为在所述三维结构的各种形式之间能够互换地操控。该系统可以进一步包括至少两种类型的板状构建元件：单件式元件和双件式元件，该单件式元件具有至少三个边缘，其构成所述单件式元件的周边，该双件式元件由彼此相邻的两个单件式元件组成。产生双件式元件的两个单件式元件可以在两个相邻布置的单件式元件中的每个的边缘之一处铰接地连接。此外，每个构建元件的每个边缘的内部可以设置有耦接装置，耦接装置被布置用于沿着它们的边缘将元件耦接在一起以产生多面体单元，并且其中完整的三维结构的每个多面体单元由至少一个单件式元件和至少一个双件式元件组成。

这具有提供非常通用的构建系统的优点。该系统可以容易且快速地组装和重新组装成铰接在一起的三维结构的无穷变化，从而能够被操纵成各种形状和设计。该系统简单易用，这通过使用少量不同类型的构建元件而更加突出，并且其中，双件式元件基本上由并排铰接在一起的两个单件式元件组成。这使得耦接可能性直观且易于执行。此外，由于双件式元件以这种方式设计，所以特定的多面体单元的单件式元件可以很容易地用双件式元件的一半代替，其中，双件式元件的所述一半可以代替单件式元件从而获得所述多面体单元的原始形状。双件式元件的另一半然后可以简单地被弯曲远离双件式元件是其部分的多面体单元，其中所述元件的弯曲远离的另一半可以被耦接到更多件，单件或多件，以便以非常容易的方式产生越来越复杂和有趣的结构。

根据一方面，构建元件可以由均匀材料制成，并且形成双件式元件的两个单件式元件的铰接连接处可以由所述均匀材料的至少一个桥接条组成。

这样做的优点在于，可以以快速且成本有效的方式来制造构建元件。因此，单件式元件和双件式元件都可以由于它们可以用单件材料制造而无需紧固件或类似物，因此无需复杂的组装过程即可制造。因此，以构成双件式元件的两个单件式元件的至少一个桥接条的形式的铰接部分也可以被制成为在双件式元件的两半之间共享的公共部分，其中与单件式元件相比，可以制造双件式元件而无需附加的处理步骤。这提供了有效的制造过程，其中可以以低成本实现快速生产。

根据一方面，每个单件式元件可以包括位于每个所述元件的中心处的通孔。

当构建元件以各种三维结构布置时，这提供了一种有趣且视觉上令人愉悦的设计。通孔还可有助于更多的多面体单元的可见性，这使得结构更易于管理，并且对于观众而言在视觉上更有趣。此外，通孔还可以提供使多面体单元更易于拆卸的附加益处，因为通孔可以用于在其中插入指状物和/或辅助的细长杆状工具或类似物，这可能有助于当将多面体单元的构建元件从所述单元中移除时，向其提供更大的力。通孔为使用这种构建元件组装的三维结构进一步提供更容易的处理，因为对于这种结构的使用者而言，有越来越多的握把可以使用。

根据一方面，每个构建元件可以包括外表面和内表面，其中每个构建元件的每个边缘的耦接装置布置在构建元件的内表面处。

这样做的优点是，当构建元件布置成多面体单元时，可以更好地防止耦接装置受到外界的相互作用。当组装多面体单元时，耦接装置也根本不可见，因为它们都位于成为由构建元件的外壳限定这种单元的内部容积的地方。这提供了视觉上更令人愉悦的外观，在观察者视角具有更少细节。

根据一方面，每个构建元件的每个边缘的耦接装置可以通过中间凸缘布置在内表面处，该中间凸缘垂直于内表面突出并且平行于每个边缘进行延伸至离所述每个边缘一定距离，该距离等于凸缘的突出长度。

这样做的优点是，当组装多面体单元时，耦接装置将位于甚至更受保护且不可见的位置。因此，耦接装置将被定位在由构建元件的内表面及其凸缘限定的各种类型的腔中，其中将保护它们免受来自多个方向的伤害。

根据一方面，每个构建元件的每个边缘的耦接装置可以包括至少一个爪和至少一个销，其中两个构建元件的耦接可以通过将一个元件的至少一个销装配到相邻元件的至少一个爪中来实现。

这具有以下优点：提供了易于操作的耦接，该耦接可以在不需要任何工具或类似物的情况下进行。爪和销因此可以用作形状配合的耦接装置，其中耦接装置的两个部分可以简单地卡合在一起和/或以滑动的方式装配。

根据一方面，每个构建元件的每个边缘可包括至少一个爪和至少一个销，其中对于每个边缘，至少一个爪和至少一个销以所述边缘的中心相对设置，二者离所述中心的距离相等。

这具有的优点是，边缘对边缘彼此相邻布置的两个构建元件总是将一个元件的爪朝向另一元件的销对齐，反之亦然。对于每个构建元件的每个边缘都是这种情况，其提供了非常直观使用的构建系统，因为所述系统的构建元件仅可以以正确和预期的方式彼此耦接。

根据一方面，每个单件式元件的每个边缘可以具有相等的长度。

这样做的优点是，对称的和精确的多面体单元可以用这种构建元件组装在一起。这进一步使得产生三维结构更容易，因为所有多面体单元在其每个边缘处都具有相同的侧面，这降低了在将它们操纵成各种形状和设计时产生锁定所述结构的风险。

根据一方面，每个单件式元件可以具有四个边缘，其中，单件式元件是正方形的。

这样做的好处是，由这种构建元件组装而成的多面体单元将成型为均匀且对称的立方体，这些立方体在空间上易于管理和设计成各种可改变的三维结构。

根据一方面，提供了三维结构。该结构可以包括至少两个多面体单元，其中所述结构的每个多面体单元与至少一个相邻的多面体单元铰接在一起。每对铰接的多面体单元在所述多面体单元的边缘处铰接在一起。其中，根据本公开，三维结构的每个多面体单元可以由至少一个单件式元件和至少一个双件式组成。

这具有的优点是，借助于使相邻的多面体单元绕其铰接边缘倾斜，提供的三维结构可以通过移动多面体单元相对于彼此的相对位置来进行几何操作。这可以被用来产生各种独特的和视觉上有趣的几何形状，这些形状可以被扭曲并变成彼此以产生视觉表演艺术和类似物。此类结构可以用作动态雕塑、玩游戏、训练运动技能和几何难题，并且还可以用作不同类型的实际可用的几何物体，例如可折叠家具或结构性构建元件。

附图说明

下面是参照附图对实施例的示例描述，其中：

图1a-b以立体图示出了根据一个实施例的构建系统的单件式元件，

图2a-c以不同视图示出了根据一个实施例的构建系统的双件式元件，

图3a-b以俯视图示出了根据替代实施例的构建系统的双件式元件，

图4以立体图示出了根据替代实施例的部分组装的多面体单元，图5a-d示出了在几何改变的不同阶段中的三维结构，和

图6a-e示出了在几何改变的不同阶段中的替代的三维结构。

具体实施方式

参照被视为包括某些特征的组合的示例性实施例的所描绘的实施例，各种特征及其变型的描述将在此更详细地描述。因此应理解，可以通过将其他特征组合到本文未描绘的实施例中来实现另外的实施例。这些图应被视为示例，而不是相互排斥的组合。还应当注意，示出和描述的所有附图均被示意性地表示，其中为了简单起见，可能没有描述元件、结构或类似物的通用部分。

图1a-b以立体图示出了根据实施例的构建系统的单件式元件1。该构建系统可以用于产生三维结构，该结构可以由多个多面体单元组成，其中每个所述单元可以铰接地耦接到至少一个相邻单元。然后，可以将多个铰接的多面体单元布置成在所述三维结构的各种形式之间能够互换地操控。这样的结构可以具有从视觉艺术到可以在不同形状之间变形的有用对象的范围的各种用途。根据本发明的构建系统可以包括至少两种类型的板状构建元件3，即单件式元件1和双件式元件，其中，在图la-b中示出了单件式元件1的实施例。每个元件1、3的每个边缘7的内部5可以设置有耦接装置9，该耦接装置9被布置用于沿着元件1、3的边缘7将元件1、3耦接在一起，以产生先前所述的多面体单元。根据本发明的构建系统可以用于产生三维结构，其中，所述三维结构由多个所述多面体单元构成，其中，每个这样的单元由至少一个单件式元件1和至少一个双件式元件组成。

图1a-b中所示的单件式元件1以立体图示出，但是以不同的角度示出。构建系统的每个构建元件3可以包括外表面11和内表面13，其中每个构建元件3的每个边缘7的耦接装置9布置在构建元件3的内表面13处。图1a示出了单件式元件1，展示其设置有耦接装置9的内表面13，并且图1b示出了单件式元件1，展示其外表面11。因此，图1a-b应被视为从不同侧看的这种单件式元件1的相同实施例的图示。每个单件式元件1还可以包括位于每个所述元件1的中心处的通孔15，在两个附图1a-b中都可以看到。将在本公开中参照图3a-b更详细地描述通孔15。

在此还应注意，术语单件式元件1可以指作为构建系统的构建元件3的单独的单件式元件1，也可以作为双件式元件的一部分，其中双件式元件被视为系统的一个构建元件3。因此，当提及双件式元件时，将其视为彼此连接的两个单件式元件1，而当一般措辞提及构建元件3时，则将其视为多个单件式元件1和/或双件式元件。因此，当上面提到“每个单件式元件1还可以包括位于每个所述元件1的中心处的通孔15”时，应视为描述每个单件式元件1，无论是其自身还是作为双件式元件的一部分。

将注意力转向图1a及其中描述的细节，可以更详细地研究耦接装置9及其在单件式元件1中的布置。每个构建元件3的每个边缘7的耦接装置9可以通过中间凸缘17布置在内表面13处。所述凸缘17可以垂直于内表面13突出，并且平行于每个边缘7进行延伸至离所述每个边缘7距离19，该距离19的长度等于凸缘17的突出长度21。凸缘17为耦接装置9提供了更稳定和刚性的布置，并提供了保护，防止受到与从构建元件3的通孔15接近耦接装置9的物体撞击。凸缘17还使构建元件3更坚固和更刚性，以用于构建系统的使用者使用。当这种单件式元件1连接到垂直于单件式元件1定向的相邻构建元件3时，可以以最佳可能的方式利用距离19的和凸缘17的突出长度21的相等长度。如果以这种方式布置两个这样的构建元件3，则所述构建元件3的边缘7和它们的凸缘17将彼此对齐，这将定位耦接装置9在受保护和封闭的空间中。然而应注意的是，构建系统的发明构思可用于两个构建元件3的其他耦接角度，而不背离如整个公开内容所提出的保护范围。如果需要两个相邻构建元件3的非垂直连接，则可以改变凸缘17的突出长度21和/或它们相对于单件式元件1的边缘7的定位，以为其他类型的组装的多面体单元提供与本文所述相同的效果。

根据图1a-b的实施例示出为具有如下设计，其中单件式元件1的每个边缘7具有相等的长度。此外，在此示出的单件式元件1的实施例，具有四个边缘7，其中单件式元件1是正方形的。单件式元件1的这种设计因此可用于组装立方体形的多面体单元。当这样组装时，六个单件式元件1，本身或作为双件式元件的部分，将构成具有六个表面的对称立方体，该表面对应于如图lb所示的构建元件3的外表面11。将参照图4更详细地描述这种组件。应当理解，单件式元件1也可以由其他数量的边缘7组成，但是仍然采用相同的构建概念。单件式元件1例如可以具有三个边缘，如果长度相等时，则可以组装成具有棱锥形状的多面体单元。

每个构建元件3的每个边缘7的耦接装置9可以由爪23和销25组成，其中两个构建元件3的耦接是通过将一个构建元件3的销25装配到相邻元件的爪23中实现，反之亦然。如图1a-b所示，耦接装置9的销25可以定向成使得所述销25的中心线27从单件式元件1向外延伸，并具有平行于单件式元件1的外表面11延伸的方向和方位。相应地，耦接装置9的爪23可以被成形以符合销25的形状(在这种情况下，基本上具有圆形的周边)，其中部分地被爪23包围的内部容积的中心线29在垂直于单件式元件1的的内表面13的方向上延伸，其中，爪23布置在内表面13上。如果将两个构建元件3被耦接在一起，边缘7对边缘7，并且在垂直方向上彼此相对，所述两个中心线27、29将因此对齐，其中所述两个构建元件3的爪23和销25可以彼此耦接，从而提供两个相邻构建元件3的可靠耦接。通过利用爪23和销25的两条中心线27、29，该中心线27、29在方位上彼此垂直，相对的爪23和销25的耦接在一个单一方向上永远不会彼此滑出。因此，耦接装置9的这种实施例的两个独立的部分将彼此互补，以实现在多个方向上可靠地保持的耦接。

此外，每个构建元件3的每个边缘7还可以包括一个爪23和一个销25(如图1a-b所示)，其中对于每个边缘7，爪23和销25以所述边缘7的中心31相对设置，二者离所述中心31的距离相等。因为所述两个相邻的构建元件3的中心31将彼此对齐，爪23和销25的这种布置确保了两个相邻的构建元件3在彼此耦接时的平滑对齐。这种耦接也将总是使这种构建元件的边缘7彼此对齐，这反过来又提供了所述构建元件3的正确定位，用于构成根据构建系统的正确多面体单元的第一组装步骤。此外，由于这种布置迫使构建系统的用户以单一可能的方式将构建元件3彼此耦接，因此构建系统对于所述用户变得更加直观。在此应该注意的是，对于每个构建元件3的每个边缘7，构建元件3可以包括任意数量的爪23和销25，只要实现所述爪23和销25的对称布置即可。对于较大类型的结构，在每个构建元件3的每个边缘7处提供较大数量的多个这样的组合的爪23和销25可能是更有利的，以便在这种较大的构建元件3之间提供更可靠和耐用的连接。每对这样耦接的成对的爪23和销25必须布置成与每个边缘7的所述中心31等距，以便以适当的方式对齐每个构建元件3的边缘7。

图2a-c以不同的视图示出了根据一个实施例的构建系统的双件式元件33。更精确地，图2a以俯视图示出了在所述元件33的内表面13上的双件式元件33，图2b以侧视图示出了双件式元件33，并且图2c以仰视图示出了在所述元件33的外表面11上的双件式元件33。该实施例可以被视为包括所述双件式元件和图1a-b中所示的单件式元件1的构建系统的双件式元件33。因此，如图2a-c中所示的双件式元件33被视为由两个单件式元件1(如图1a-b所示)组成，所述两个单件式元件1彼此相邻布置并且在两个相邻布置的单件式元件1中的每一个的边缘7之一处彼此铰接连接。图2a和2b更清楚地分别示出了耦接装置9的销25和爪23的中心线27、29的方位，以及如果设想将两个视图结合在一起，它们如果耦接在一起可以如何对齐。

构建元件3可以由均匀材料制成，其中形成双件式元件33的两个单件式元件1的铰接连接处可以由所述均匀材料的至少一个桥接条35组成。如图2a-c中所示的实施例，包括一个这种条35，如在形成所示的双件式元件33的两个单个的单件式元件1之间的区域中所看到的。图2b示出了所述材料的条35相当薄，其提供了挠性，并因此在两个单件式元件1之间提供了铰接功能。为了使得条35具有挠性，构成构建元件3的材料，自然需要是一种柔性材料。因此，构建元件3优选地由诸如聚丙烯(PP)的聚合材料制成，然而如果展现合适的材料特性，当然也可以使用其他聚合材料。构建元件3本身需要具有足够的刚度，以便在这样组装时能够形成稳定的多面体单元和三维结构。因此，在比较该条35的厚度和构建元件3的剩余块材料时的厚度差，是提供刚性构建元件3和柔性条35的不同特性的原因。通过使用例如聚丙烯作为制造材料，可以向构建元件提供这种特性。然后可以通过模制来制造构建元件3，其中所述构建元件3可以快速、容易且成本有效地制造，并且在制造之后直接提供适当的特性，不要求进一步的加工步骤来获得最终产品。然而，也可以使用多种制造材料来制造构建元件3，从而提供复合构建元件3。双件式元件33的铰接耦接例如可以由适合其所需的机械性能的替代材料制成。然而，通过将所述构建元件3制造为仅一种进料的均匀件，可以降低制造成本并且该过程更有效。

图3a-b以俯视图示出了根据替代实施例的构建系统的双件式元件33。图3a和图3b两者以在所述元件33的外表面11处看的俯视图示出了构建系统的双件式元件33的不同实施例。图3a示出了具有通孔15的双件式元件33的一个这样的实施例，与先前示出和说明的双件式元件33的实施例相比，通孔15具有不同的形状和尺寸。如图3a所示，所述通孔15在此与单个的单件式元件1的总尺寸相比大得多，并且具有带有倒圆的边缘的正方形形状。当构建元件3的这种实施例被使用以组装多面体单元和三维结构时，通过所述通孔15的可见度被增加，并且这样组装的布置因此可以具有视觉上更轻的外观，并且还可以提供更容易的操作结构，因为有更薄的结构元件可供构建系统的用户抓住。

此外，这也可以在图3a中看到，构成所示的双件式元件33的两个单独的单件式元件1的铰接连接设置有两个桥接条35，在所述两个单件式元件1之间具有间隙36。由于与如参照图2a-c所示的沿着边缘7的整体延伸的单个条35相比，所述两个条35的总长度明显地更小，所述条35的柔韧性自然也将改变。因此，与单个条35相比，如图3a所示的两个条35可以做得更厚，并且组合仍然为铰接连接提供相同的柔性。应当理解，所使用的条35的总数可以在单个条35的数量与较小的条35数量之间变化，其中条35的总数及其厚度可以用作改变它们提供的铰接耦接的柔韧性和耐久性的手段。

图3b描绘了双件式元件33的另一个替代实施例，该双件式元件33的各个单件式元件1的边缘7的长度不一。应该理解，用这种构建元件3组装的多面体单元将不具有对称的立方体形状，而是长方体形的几何形状。

应当显而易见的是，参照图3a-b描述的实施例并不是落入由本文公开所限定的保护范围内的唯一可能的替代实施例。图3a-b仅是示出可以对某些特征进行的一些改变的图示。可以改变构成构建元件的周边的边缘7的总数，以提供具有更少或更多边缘7的构建元件。通孔15的尺寸或形状可以改变，甚至可以完全去除。连接装置9的中心线27、29的方位可以是成一定角度的，从而配合90°或其他以外的其他角度。

图4以立体图示出了根据一个实施例的部分组装的多面体单元37。可以认为部分组装的多面体单元37是通过连接多个单件式元件1(如参照图1a-b所述)和一个双件式元件33(如参照图2a-c所述)来实现的。图中所示的单件式元件1的总数为四个，其中三个连接到位于所示组件的底部处的双件式元件33，并且第四个示为在部分完成的多面体单元37上方。从这里可以看出，双件式元件33通过其包括的其单件式元件1之一因此耦接到多面体单元37。借助于到双件式元件33的另外的单件式元件1的其铰接连接，双件式元件33的未连接的单件式元件1因此可自由地移动。而且，如图4清楚地所示，双件式元件33的自由的单件式元件1的耦接装置9全部自由，以被耦接至其他附加多面体单元37的另外的构建元件3，组合后的单元37在完全组装时产生三维结构。甚至更进一步地，在部分组装的多面体单元37的前部处的开放空间在此被描绘为可容易地用于连接至另一个附加构建元件3。如果将单件式元件1耦接到其上，则多面体单元37将被完全地组装，并且作为单元37的一部分的单独的双件式元件33提供了将所述单元铰接地耦接到一个相邻的独立单元37的可能性。但是，如果双件式元件33被耦接到在多面体单元37的前部处的开放空间，则所述多面体单元37因此可以设置有到再一个相邻的多面体单元37的另一个第二铰接耦接。如应被理解，被耦接到在多面体单元37的前部处的开放空间的这种附加的双件式元件33可以沿着可用的四个可能方向中的任何一个定向。即，附加的双件式元件33的没有耦接到所示的单元37的单件式元件1可以从构建元件3的任何边缘7延伸，这些边缘7构成所述开放空间的周边。因此，构建系统可用于产生这种类型多面体单元37的无尽变化，其中多面体单元37的任何边缘7可设置有到相邻的附加单元37的铰接耦接。根据在整个三维结构中布置铰接耦接的位置，可以以不同方式改变所述结构的形状，以提供视觉趣味、动态雕塑、机动训练工具/玩具或实际有用的几何对象。将参照图5a-x描述这种三维结构的一个示例。

当作为如图所示的组件的一部分时，如图4所示的构建元件3的耦接装置9的爪23和销25可以在其中更详细地可见。在此，示出了爪23和销25的中心线29、27如何分别与相邻的构建元件3的所有相应的这样的中心线27、29在方位上对齐，并且它们通过以交替的方位模式布置成彼此互补。在部分组装的多面体单元37上方的如图所示的单件式元件1可以用一定的力向下推，该力将水平定向的销25推入下方的爪23中，其中上部单件式元件1的爪23将只需简单地在其各自的相对定位的销25上向下滑动即可。这确保了构建元件3不能仅通过一个方向上的滑动运动而从多面体单元37中移除，这在构建元件3之间提供了可靠的连接。也可以看到，布置在构建元件3的内表面13处的凸缘17如何彼此对齐，以在封闭的空间内将耦接装置9完全密封，这减轻了损坏所述耦接装置9的风险，并且实现更光滑和视觉上更令人愉悦的多面体单元37。

还应当提及的是，构建系统的概念当然可以进一步扩展，其中三件式元件或类似结构的构建元件3由多达单件元件1的所有边缘7连接到另一个相邻的单件式元件1组成。借助于构建系统的构建元件3的直观而坚固的耦接装置9，任何单个或多个构建元件3都可以在以后的任何时间点处被移除和用另一种类型的构建元件更换，以产生一种新型的三维结构，该结构可能具有新的特征和/或功能。

应当进一步提及的是，当然也可以借助于根据本发明的构建系统来组装单个多面体单元37。这样的单个多面体单元37因此可以不耦接到任何相邻的单元。这样的单个多面体单元可以通过仅将单件式元件1连接在一起或通过单件式元件1和双件式元件33的组合来组装，但是对于这个双件式元件33，铰接连接定位在这样的单元内的角落处。如图4所示，如果在部分组装的多面体单元37中的双件式元件33旋转，使得双件式元件的自由的单件式元件1代替地定位在单元的开放空间处，则所述自由的单件式元件1可以简单地向上倾斜以完成该单元。

图5a-d示出了处于几何变化不同阶段的三维结构39。本文呈现的本公开内容应被视为与借助根据所述公开内容的构建系统组装的任何三维结构39有关。通常，这样的三维结构39因此可以包括至少两个多面体单元37，其中所述结构39的每个多面体单元37与至少一个相邻的多面体单元37铰接在一起。每对铰接的多面体单元37在所述多面体单元37的边缘7处进一步铰接在一起。图5a-d所示的示例由十个具有立方体形状(为了简单起见选择的)的多面体单元37组成。三维结构39的每个这样的多面体单元37包括至少一个单件式元件1和至少一个根据本文所公开的双件式元件33。图5a中展示的结构39被视为所述结构39的起始形式，其中铰接地耦接到相邻单元37的多面体单元37对于每个图5a-d而言都是逐渐地远离或朝向彼此倾斜，直到达到图5d中第二种形式为止。因此，所有这样的运动是通过在相邻的多面体单元37之间的多个这种铰接耦接来实现的，如果铰接耦接以正确的方式布置以避免单元37相对于彼此锁定，则单元37可以同时移动。因此，可能的三维结构39的这个所提供的示例并不是到目前为止唯一可能产生的结构，而仅是单个示例来展示其中具有多个铰接耦接的这种三维结构39的功能。

图6a-e示出了在不同的几何改变阶段中的替代的三维结构39。将不详细说明该替代的三维结构39，其中应理解的是，在其各种形式之间待移动的功能和能力，如图6a和6e中所示，反映在图5a-d中所示的三维结构39，不同仅仅在于两个示例在它们各自的图示中展示的有区别的形状和形式。

取决于期望的用途，当然可以以不同的方式计划、组装和使用该结构39。如已提到的，这些类型的三维结构39有多种用途，例如视觉表演艺术、动态拼图、玩具或者甚至是可折叠的家具或结构性构建元件。已经出于说明和描述的目的提供了实施例的前述描述。并不旨在穷举或将实施例限制于所描述的变型。对于本领域的技术人员来说，许多改变和变化将是显而易见的。已经选择和描述了实施例，以便最好地说明原理和实际应用，从而使本领域技术人员能够根据其各种实施例以及适用于其预期用途的各种改变来理解本发明。在本公开的框架内，以上指定的组件和特征可以在指定的不同实施例之间组合。

Claims (12)

1.一种用于产生三维结构(39)的构建系统，所述三维结构(39)由多个多面体单元(37)组成，每个多面体单元(37)通过至少一个铰接部而铰接地耦接到至少一个相邻的多面体单元(37)，其中，所述多个多面体单元(37)布置成在所述三维结构(39)的各种形式之间能够互换地操控，

其特征在于：

所述系统包括至少两种类型的板状构建元件(3)，即单件式元件(1)和双件式元件(33)，所述单件式元件(1)具有构成所述单件式元件(1)的周边的至少三个边缘(7)，所述双件式元件(33)由两个单件式元件(1)组成，所述两个单件式元件(1)彼此相邻布置并且在两个相邻布置的单件式元件(1)中的每一个的边缘(7)之一处通过所述至少一个铰接部而彼此铰接在一起，其中，沿着每个单件式元件(1)的每个边缘(7)的内表面(13)设置有耦接装置(9)，所述耦接装置(9)布置成沿着构建元件(3)的边缘(7)耦接构建元件(3)，从而产生多面体单元(37)，并且其中，三维结构(39)的每个多面体单元(37)由至少一个单件式元件(1)和至少一个双件式元件(33)组成,其设置为使得多面体单元(37)的任何边缘(7)设置有所述至少一个铰接部，以形成到相邻的附加单元(37)的铰接耦接。

2.根据权利要求1所述的构建系统，其中，所述铰接部由至少一个桥接条(35)组成。

3.根据权利要求2所述的构建系统，其中，所述构建元件(3)由均匀材料制成，并且其中，所述至少一个桥接条(35)由所述均匀材料制成。

4.根据权利要求2所述的构建系统，其中，所述至少一个桥接条(35)由薄且柔性的材料制成。

5.根据权利要求1所述的构建系统，其中，所述耦接装置(9)通过中间凸缘(17)布置在所述内表面(13)处，所述中间凸缘(17)垂直于所述内表面(13)突出，并且平行于每个边缘(7)而延伸至距所述每个边缘(7)一距离(19)，所述距离(19)等于所述凸缘(17)的突出长度(21)。

6.根据权利要求1所述的构建系统，其中，所述耦接装置(9)由至少一个爪(23)和至少一个销(25)组成，其中，两个构建元件(3)的耦接通过将一个构建元件(3)的至少一个销(25)装配到相邻的构建元件(3)的至少一个爪(23)中实现。

7.根据权利要求6所述的构建系统，其中，每个构建元件(3)的每个边缘(7)包括至少一个爪(23)和至少一个销(25)，其中，对于每个边缘(7)，所述至少一个爪(23)和所述至少一个销(25)位于所述边缘(7)的中心(31)的相对侧，距所述中心(31)的距离相等。

8.根据权利要求1所述的构建系统，其中，每个单件式元件(1)的每个边缘(7)具有相等的长度。

9.根据权利要求8所述的构建系统，其中，每个单件式元件(1)具有四个边缘(7)，其中，所述单件式元件(1)是正方形的。

10.一种三维结构(39)，包括至少两个多面体单元(37)，其中，所述三维结构(39)的每个多面体单元(37)与至少一个相邻的多面体单元(37)铰接在一起，其中，每对铰接的多面体单元(37)在所述多面体单元(37)的边缘(7)处铰接在一起，

其特征在于：

所述三维结构(39)的每个多面体单元(37)由至少一个根据权利要求1至9中任一项所述的构建系统组成。

11.一种用于产生三维结构(39)的构建系统，所述三维结构(39)由多个多面体单元(37)组成，每个多面体单元(37)通过至少一个铰接部而铰接地耦接到至少一个相邻的多面体单元(37)，其中，所述多个多面体单元(37)布置成在所述三维结构(39)的各种形式之间能够互换地操控，

其特征在于：

所述系统包括至少两种类型的板状构建元件(3)，即单件式元件(1)和双件式元件(33)，所述单件式元件(1)具有构成所述单件式元件(1)的周边的至少三个边缘(7)，所述双件式元件(33)由两个单件式元件(1)组成，所述两个单件式元件(1)彼此相邻布置并且在两个相邻布置的单件式元件(1)中的每一个的边缘(7)之一处通过所述至少一个铰接部而彼此铰接在一起，其中，沿着每个单件式元件(1)的每个边缘(7)的内表面(13)设置有耦接装置(9)，所述耦接装置(9)布置成沿着构建元件(3)的边缘(7)耦接构建元件(3)，从而产生多面体单元(37)，并且其中，三维结构(39)的每个多面体单元(37)由至少一个单件式元件(1)和至少一个双件式元件(33)组成。

12.一种用于产生三维结构(39)的构建系统，所述三维结构(39)由多个多面体单元(37)组成，每个多面体单元(37)通过至少一个桥接条而铰接地耦接到至少一个相邻的多面体单元(37)，其中，所述多个多面体单元(37)布置成在所述三维结构(39)的各种形式之间能够互换地操控，

其特征在于：

所述系统包括至少两种类型的板状构建元件(3)，即单件式元件(1)和双件式元件(33)，所述单件式元件(1)具有构成所述单件式元件(1)的周边的至少三个边缘(7)，所述双件式元件(33)由两个单件式元件(1)组成，所述两个单件式元件(1)彼此相邻布置并且在两个相邻布置的单件式元件(1)中的每一个的边缘(7)之一处通过至少一个桥接条而彼此铰接在一起，所述至少一个桥接条直接从所述两个单件式元件(1)的一个延伸到所述两个单件式元件(1)的另一个，其中，每个单件式元件(1)的每个边缘(7)的内部(5)设置有耦接装置(9)，所述耦接装置(9)布置成沿着构建元件(3)的边缘(7)耦接构建元件(3)，从而产生多面体单元(37)，并且其中，三维结构(39)的每个多面体单元(37)由至少一个单件式元件(1)和至少一个双件式元件(33)组成。

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