CN1143342A - 可编程序材 - Google Patents

Abstract

可编程序材料为单 体立方体形状砖之汇集，在电脑控 制下彼此相对地移动以雕塑如图 2所示工程构造物5和机构6。单 体具有锁紧其他单体且相对于其他单体未分开滑动的特征。单 体具有对抗损害公差；具功能之单体移动故障之单体且以具功 能之模拟物将彼等取代。单体移动分为：流线、通路、公路和 储备处方法以获得合成一种构造物所需之单体移动路线。特殊 化之单体可携带工具，其连同定制的构造物之合成会创造出定 制之机械。

Description

可编程序材料

本发明涉及一种可编程序材料。

在传统上，机械和工程构造物是从各设计成为在机械或构造物中的一特定位置上执行一特定功能的零件所构筑。此种方法会限制零件在其他机械或构造物中的用途。

本发明是表达一种对机械与构造物的设计与构筑而言非常不同的方法。

本发明提供一种实质为平行六面体形状的机械，具有用于与完全相同的机械相互作用的装置(means)以导致彼等和机械的相对输送(transport)，和用于与完全相同的机械相互作用的装置以固定(secure)机械在相对于彼等位置。

机械是具有实质的平行六面体形状，所以可形成紧密地间隔的行、板和块，毗连的完全相同的机械。彼等也具有该形状，所以使得机械可以移动或在此种行或板上被移动过去同时保持其面的一平行且接近或毗连行或板的机械的暴露面。清楚的是机械可藉由移除其为与邻近的机械相互作用的不需要的面的零件而背离确切的平行六面体形状。

机械是可对与其通讯的外部讯号有反应，所以能输送和固定。

除此的外或另一可行办法是机械可并用电脑且对该电脑所产生的讯号有反应，所以能输送和固定。

固定装置或输送装置或两者可包含电磁体。

输送装置或固定装置或两者可包含在机械上的机械零件或特征(features)，其与在完全相同的机械上的互补零件或特征联负(interlock)。

输送装置是可包含在机械上的机械零件或特征，其可导致与在完全相同的机械上的互补零件或特征联锁，以此种方式使得机械沿著特定的轴相对运动。该等零件或特征是可被配置以提供两个或更多的在机械与一完全相同的机械之间各自独立的可衔接的联锁，其各允许两机械的相对两运动仅沿著两个或多个不同轴的各别一个。

联锁零件或特征是可包含一种从机械可伸展入在完全相同的机械中的凹槽(recess)或沟槽(groove)中的构件(member)，构件是并用可伸展的楔(wedges)以锁紧在凹槽或沟槽中的构件。

联锁零件或特征是可包含数对的构件，一对的构件是可从机械的一面，在不同主向以对该面垂直的角度伸展入在一完全相同的机械的面中的一对凹槽或沟槽的各别面。

联锁零件或特征是可包含数对构件，各对的构件是安装在退回位置与伸展位置之间的枢(pivot)。此有利条件是一对的构件接受是在彼等的退回位置，在诸构件的各别沟槽中，从一完全相同的机械的一对对面的唇(lips)的各别唇。

机械在可与邻近的完全相同的机械衔接的机械的面上是可包含许多螺椿(stud)，以将其定位于位置上，螺椿是可撤退以释放邻近的机械。

螺椿是可与邻近的机械的联锁机械零件或特征衔接。

螺椿是可藉由一种前进而变成此种邻近的机械的完全相同的机械而降下。

机械是可为实质的类立方体(cuboid)形状，其较佳为立方体。

机械是可在机械的各面具有四个装置以用于与邻近的完全相同的机械传递动力或数据，该等装置是位于各面的相同位置，且是位于各对角(diagonal)中心线或于各面的正交(orthogonasl)中心线，使能维持面的四-折叠后的(four-fold)旋转对称性(rotational symmetry)。

除此的外或另一可行办法是机械可具有安装在各面中心的共轴配置的装置，以用于与完全相同的机械传递动力或数据，使能维持面的四折叠旋转对称性。

除此的外或另一可行办法是机械可具有四对的输入装置与输出装置用于与邻近的完全相同的机械传递数据，该等装置是位于各面的相同位置，且各对的输入装置与输出装置是呈对称地位于各面的任何一侧的中心线位置，使能维持面的四折叠后旋转对称性。

本发明系提供一种机械，其尺寸相当于本发明的许多机械的平行六机体块，亦即并不是由此等机械所组成且其具有能与此等机械相互作用的装置，以使得若机械是由机械的平行六面体块所组成，则将会导致发生相对输送与固定。

本发明进一步提供从本发明的机械所装配成的构造物和机械。

本发明也提供将第一机械以平行于邻近的第二部位的方向，从第一部位移动且与邻近的第二部位或一直线移动的方法，其中各部位是一种根据本发明的机械。

第一机械是可具有固定且与其一起移动的邻居。

本方法是可重复地施用以将机械沿著机械的行移动，且其优点是运动是连续的。

本发明进一步提供藉由将一单元、一种在行中具尖端(tip)单元末端的流线单元进行伸展的方法，该等单元是可为根据本发明的单一机械，或为此等机械的平行六面体块，该方法包含：将一对单元沿著流线移动，直到一对的一是尖端单元的邻居且另一单元伸展至超过尖端单元，和将一对的另一单元从一单元的邻居移动至成为尖端单元的邻居，其位置变成新尖端单元，机械的移动是根据本发明的方法。

本发明也提供一种藉由将在行中起始于基准(base)单元的单元的流线单元伸展一单元的方法，该等单元是可为根据本发明的单一机械，或为此等机械的平行六面体块，基准单元具有一个或多个并不是在行中的邻近的机械，该方法系包含：将一额外的单元添加到基准单元之前的行上，且将行以相对于一个或以上的邻近基准单元的机械，在能使得额外的单元移动至基准单元的原来的位置的方向前进一单元的距离。

本发明也提供一种将流线撤退的方法，包含将本发明的流线伸展的一方法的步骤逆转的方法。

本发明进一步提供一种将根据本发明的机械从第一点送到第二点的方法，包含从此等机械构筑一种连结两点的构造物，且将机械沿著构造物从第一点移动至第二点。

本发明也提供一种构筑一种包含本发明的机械的构造物的方法，该方法包含将根据本发明的流线伸展的一方法的方法。

类似于塑胶化学，在下列本发明的实施例的叙述中，个别的机械将称为“单体”。非常清楚的是此并不是完全相关的，例如化学单体彼此并不会输送。

单体彼此输送的能力是意谓：材料本身是可形成构造物(structures)，并不需要工具以形成它。欲构筑一种构造物，单体是藉由材料本身而送到所欲得的位置。材料在某些意义上是可编程序，因为许多不同构造物是可从相同单体来构筑，且所以一种“可编程序材料”是可命名为一种单体的汇集(collection)。

现在将仅藉由实施例来叙述本发明的材料和根据本发明的将彼等形成构造物和机械的方法，将参考下列附加的图来达成。

图1展示从立方体砖单体所形成的一些基本的构造物。

图2展示从单体所形成的一些进一步的构造物。

图3展示正常的和L-型流线。

图4展示一种沿著各面的正交中心线具有沟槽的单体。

图5a和5b是分别展示具有伸展的锁和具有在完全伸展位置的锁的单体。

图6展示用于伸展锁的机械。

图7展示可从锁伸展的楔(wedges)。

图8展示用于伸展楔的机械。

图9a-d展示两个邻近的单体的锁的一些剖面部分和皮等如何联锁。

图10展示单体如何达到彼此相对地移动。

图11a和11b展示用于移动单体的齿轮的位置。

图12和13展示用于驱动齿轮的机械。

图14a-c和15a-g展示在各种不同位置用于输送和固定单体的锁。

图16a和16b展示一种用于将单体定位于位置的机械。

图17a-d展示第二种类型的单体及其用于输送和固定完全相同的单体的机械。

图18a和18b展示第二种类型的单体用于输送和固定其他完全相同的单体的楔的构形。

图19展示第三种类型的部分完成单体。

图20展示在第三种类型单体中用于输送和固定所使用的铰链(hinged)锁的操作。

图21和22展示不同的铰链锁。

图23展示电磁性单体的壁。

图24展示用于数据和动力的单体的面之间的连结。

图25展示在单体的表面用于数据和动力的接触的配置(arrangement)。

图26a-e展示L-型流线如何增长。

图27a-e展示L-型流线的增长，其中单元是个别的单体的2×2×2块。

图28a-d展示L-型流线的增长，其中某些单元是个别的单体的2×2×2块且某些是等效尺寸的较大单体。

图29a-f展示用于改变一种L-型流线90°的增长方向的方法。

图30a-i展示将一种包含2×2×2单元的流线转90°的方法。

图31展示一种由单体所形成的塔。

参考所附图，从图1开始，单体1是呈立方体砖的形态。各单体在各面具有用于将其面对面与另一类似的单体固定和用于导致两单体平行于面的边的相对移动的装置(并未展示于图1)。单体是可被装配以形成几乎任何所欲得的形状，例如图1所示的固体块2、壁3和平板4。固体块是可想像为由一系列的毗连的固体壁或为平板堆叠在一起所组成。图2展示某些进一步的形状5和6。形状5仍然是另一目的，其包含在图1所描绘的固体块2的内。正如同壁和板，许多其他目的是可包含于一种固体中，假如一种存在的单体组是藉由添加单体、移除单体、重排单体、或其组合而被雕塑(sculpted)或重排(rearrangement)来实现。此种雕塑或其重排是可藉由利用并用于单体中的装置来达成，以将单体围绕目标物的表面移动，如下所详细揭述。电脑和软体是可用于控制砖的移动以将成形方法自动化。

砖是可被配置入机械中，例如一种如图2所示的步行机械6。如何使得机械6走动是展示于下面。

将深入叙述于下的重要机械是基本的可编程序材料操作的构筑块。关于此等的一简短的实施例展示于图3的两种此等机构：正常的流线7和L-型流线8。

正常的流线7是一种可从表面增长的杆状(rod-like)突伸物(protrusion)。杆是在垂直表面的主向增长。其是藉由连接位于杆的后部的单体并将杆推出而一次伸展一单体。在另一方面，L-型流线8是藉由一次一个单体地连接更多单体到流线的前面而增长。此等机构是可完全逆转的。亦即，彼等可收缩(contract)和增长(grow)。

已经简短的讨论到从单体所形成的构造物，现在将更详细地检视诸单体本身。

参阅图4，通常藉由参考数值1所表示的单体的一形态是呈立方态形状且在各面具有一对呈十字形的将表面分开为四的沟槽11。沟槽11是称为主沟槽(majorgrooves)。沟槽11的壁各具有额外的蚀刻入或否则在彼等的中形成的沟槽12，且此是称为次沟槽(minor groove)。当单体是沿著其他单体的下面滑动时或当攀登(scaling)壁时，此次要的沟槽将提供必要的夹(grip)。

在主沟槽11中含有锁紧(locking)和牵引(traction)的机构(并未展示于图4)。锁紧机构允许单体被结实地锁紧在一起。牵引机构允许单体1彼此相对地移动。当移动时，单体1必须不分开，因为彼等可沿著其他单体1的下面移动或彼等可攀登壁。

参阅图5，牵引和锁紧机构两者(至少部分)是藉由在锁13配备有可撤退的凸缘状(flange-like)突伸物，位于各单体1的主沟槽11的内，其可伸展且可达到一种毗连的单体1的主沟槽11的内。在单体1的各面具有四个此等锁13，在藉由主沟槽11所形成的十字的各臂具有一个。锁13是以两对来操作，在单一主沟槽11各包含两个成一直线的锁。若锁的一对伸展，则两个毗连的单体可仅在该等锁的主沟槽的方向彼此相对地滑动。若两对锁皆伸展，则两个单体无法在任何方向滑动彼此通过。

图6展示锁13如何被推出和撤退入其单体1中。在主沟槽11下面固定在单体1的内的马达21具有螺旋心轴(spindle)22，视电动马达旋转的方向而定，当其旋转时会伸展或撤退。心轴22的末端是藉由球承窝(ball-and-socket)脱接(decoupling)机械40而连结到锁13，以此主式当心轴螺旋进入和退出时，锁会伸展或撤退但是并未旋转。

在锁13的内部具有可撤退楔14(参阅图7)。当锁被撤退入或从其主沟槽11伸展时，此等楔14必须完全撤退入锁13，但是一旦其已达到另一单体1的主沟槽11时。楔14被推出且与毗连的单体的次沟槽12衔接。然后楔14将两个单体1锁紧在一起，因此彼等可沿著锁对的轴滑动但是无法分开。楔14具有齿状边19用于将被采用以移动单体1的齿条(rack)和齿轮(pinion)机构。也展示于图7中的是在锁13的表面上的动力与讯号接触15。当锁13插入另一单体1的主沟槽11中以用于锁紧时，接触15能与属于其他单体的在锁13上相关的接触进行电子接触，其是在该其他单体的主沟槽11底部的彼等撤退位置。接触是淀积在一种淀积在锁的金属上的绝缘材料上的一种导体材料亲垫(pads)。当邻近的单体被移动时，此等亲垫的低轮廓(profile)允许锁彼此滑动通过。另一可行办法是具有一种塞子和承窝(plug andsocket)的配置，其中一锁的塞子可伸展以与一邻近单体的锁的承窝相衔接。此等塞子在单体被移动之前必须被撤退。

图8是展示用于推和拉楔14进和出的机械。旋转凸轮(cam)16具有椭圆(oval)沟槽18，其中楔14衔接到锁(pins)17，所以当凸轮16转动销17时，与彼等的凸轮14是对称地进和出移动。凸轮16的旋转是在电马达20控制下，其系与齿轮连结向下以提供足够高的驱动力量和缓慢的操作速率。

图9a至9d展示锁13与楔14的操作。在图9a中的两个单体1的切开(cut-away)部分展示两个单体的锁13是皆完全撤退。在图9b中，从上部单体1的锁13已向下伸展入于下面的单体1。接触15并未展示于图9，但是在此点彼等是衔接，使得动力和讯号能从一单体转移至其他单体。在图9c中楔14是伸展且单体锁紧在一起。单体1现在是不可分开，但是因为锁13及其楔14限制(confine)单体仅在两轴(如图9c所看见的左至右或上与下的移动是不可能的)，单体1可相对于彼此自由地滑动进和出纸平面。此机构是可逆的且可如图9d所示地操作，其中在底部的单体1已锁住上部单体1。

现在将根据图9c叙述上部单体1如何被移动。图10展示两个单体藉由从上部单体1伸展至底部单体1的锁13而锁紧在一起。在锁13的楔14上齿状(toothed)齿条19与底部单体的齿轮23衔接。其提供一种齿条与齿轮机构，藉此单体可彼此相对地移动。在一主沟槽11的任一侧上的一对彼此面对的齿23藉由在主沟槽下面的大齿轮机轮25连接在一起。如图10所示，一对齿轮23是藉由在齿轮的一的心轴上的电马达24来驱动。

齿轮23的号码和彼等在典型的单体1的面上的位置展示于图11a和11b。沿著主沟槽11使用数对的齿轮23需要确保：当上部单体1沿著底部单体1的行移动时，当一对的导锁(leading lock)13被沿著推进至在行中的下一个单体1时，一对拖曳锁(trailing lock)13的楔14仍然藉由齿轮23衔接在一起，直到下一个底部单体1的第一对齿轮23夹住楔14并开始拉上部单体。

在单体1的一面上的所有的齿轮23是可同时旋转，且具有随的发生的简化控制和驱动轮系(trains)。此是因为当发生移动时，在任何时候只有一对锁13衔接，如图11a所示或如图11b所示，且在其他主沟槽11中的齿轮23可自由地旋转。

齿轮23和彼等连接齿轮机轮25(呈外形轮廓)的俯视图展示于图12。如在平视图中所看见，若在连接齿轮机轮25之间有重叠的处，则彼等是放置于不同的高度以避免任何空间的冲突。

如图13所示，一种齿状皮带26连结齿轮23的系统，将驱动从一对齿轮23传动至另一齿轮。然后对所有的沿著主沟槽11的齿轮23仅需要一马达24，且其确保所有的齿轮将以相同的速率旋转。皮带26是藉由一组自由旋转辊31(也展示于图13)而保持对著齿23。需要两个皮带26以驱动单体的一面的所有的齿轮23，对两轴的各一轴需要一皮带。两皮带26安置在不同高度，所以彼等并不会相互干扰。此等皮带26安置在锁机构的下面，所以彼等并不会干扰锁13的上下运动。如图12虚线所示，在各皮带26上的一大齿轮机轮27(其可为大齿轮机轮25的一)是与在其他皮带26上的一类似的大齿轮机轮27相啮合(meshed)。其将所有的机轮连接在一起，所以一马达24可驱动彼等全部齿轮。

如图9c和9d所示，由于衔接的楔14结果导致在诸单体1之间具有间隙。此间隙可为非常小(少于100微米)或其可设定在约1-2毫米。欲确保单体1在任何时候不会接触，间隙需要宽广且设定为约1毫米。间隙太小意谓机构会故障。此对当单体1在使用时是相对于其他而持续地被移动，且彼等必须不会彼此摩擦是重要的。例如正常流线7的机构(图3)不具优良的单体间隙是特别会具有故障倾向。清楚的间隙是可在图1至4中看见，其中单体被画成分开的砖。较佳的间隙是设定为使得单体1除了彼等的锁13以外永不会接触。

若具有不会接触的单体1，则构造物的安定性藉由确保13是由强材料所制成来维持。当在锁紧位置时，在单体1表面上可采用额外的螺栓以提供甚至更多的刚性。

当移动单体1时，锁必须提供安定性和可忍受振动。安定性是可藉由能阻止摇动的较宽广的锁机构来提供。锁的宽度会决定当单体被移动时可具如何的稳定性。当单体被移动时，较薄的锁将倾向于允许彼等更多的晃动(wobble)。较宽广的锁是较不经济的。通常相信具单体的全部宽度的约四分的一至五分的一的宽度是合理的折衷，其中机械安定性能确保经济地使用材料。

当一对锁13衔接时，欲允许单体移动其必须具有某些活动范围(play)。然而，当两对锁13皆衔接以固定单体1于位置时，此活动范围并不是吾所欲得的。此难题是可藉由进一步衔接楔14来避免，所以使得彼等更固定地衔接入其他单体1。因此，楔14具有三个操作位置：完全退回、部分伸展(当单体的相对运动是所欲得的)和完全伸展(当其是吾所欲以固定单体)。

在单体1被移动之前，具有用于各种不同的锁13的起始位置。将被移动的单体是可使得其所有的锁13皆伸展入另一单体1的体内。其他单体1是可使得其锁13伸展入将被移动的单体1。另一状况是锁13从两单体1皆相互伸展入。在单体1被移动至所欲得的方向前，此等起始位置可能必须改变以修正锁13的插入。

考虑图14a-c和15a-g，其系以图解方式展示在单体1的横剖面的锁13。并不是所有的锁皆可被代表，因为单体是三度空间，但是二度空间部分足以例证关于单体移动的许多点。在图14a至15g各图中，对单体的四个剖面的每一个是展示在主沟槽11中的两个锁13的侧视图是沿著纸平面运转，且在彼等之间是在垂直于纸平面的主沟槽11中的一锁13的端视图。

图14a展示所有的锁13撤退入。图14b、14c、15a和15b展示一系列的实例，其中各种不同的锁群一已经被推出，好像衔接邻近的单体(未展示出)。

图14c和15a展示在纸平面伸展出的左和右对的锁。在图15a中，藉由在单体中的齿轮23推进至其左边而允许单体移动向上或向下，然而在图14f中右单体1已被推入左单体1其本身锁对13是在直角从左单体1伸展的锁13，所以两个单体是锁紧在一起以对抗在任何方向的移动。

图14c和15b展示垂直于纸平面的锁13伸展。在图15b藉由推进单体至左边而允许单体移入或移出纸平面，然而在图14f中，如上所述两个单体是锁紧在一起。

图14b展示在单体13的一面的所有的锁13伸展，将单体相对于该毗连的单体固定。

图14b和14c例证两种锁紧的图解，其中一对单体1彼此锁紧在一起。图14b的锁紧方法从此将称为“面锁(face lock)”，然而图14c的方法将称为“互补锁(complementary lock)”。面锁是更适用于搭载具有主沟槽11和次沟槽12(但是并具有锁)的死的(dead)或被动的(passive)单体1，例如预期用于与单体结合的工具和设备。死单体1是一种故障且无法在命令下操作其锁的单体1。面积的另一用途是以闩锁栓上夹子用的结构支撑(其通常并不是活性)同时攀登和到处移动。在另一方面，互补锁提供较佳的结构强度，因为应力是均匀地分布于两个单体1之间，且因此通常较佳的是用于将两个活性单体锁紧在一起。

上面已经提及仅衔接一对锁是允许单体1沿著该对锁的轴滑动。图15a和15b展示锁13的两种可能性(“活动构形”)以允许单体1横过单体1的面移动。此等移动是在对彼此为直角。

在图15a中在右边的单体其锁是插入在左边的单体1中。左单体1使其马达起作用以将右单体移上和移下。注意到当右单体移动时，其并不需要动力。对该单体的动力关闭。其是实际上死的且所有的对其的控制，包括其机构，和其身份(status)是丧失掉。移动单体1所需要的机械动力是藉由在左边的定置的(stationary)单体1所提供，其是使用彼等电马达24。当被移动的单体1达到其目的地时，动力是可经同锁13路线再提供，以再获得控制其内部的机构。

在图15b中在右边的单体的锁伸展入在左边的单体，且可藉由左单体1的马达24而被移入和移出纸平面。

具有数种初期起始位置，从此锁13必须改变构形(configuration)以使得在末期呈如图15a或在图15b中所示的一滑动构形。图15c展示一种单体的典型的3×3阵列具有大量的各种不同的起始位置。

图15d和15e展示如何从两种不同可能的情况的面锁获得一种滑动构形。图15f和15g展示如何从两种不同可能的情况的互补锁获得一种滑动构形。此等四种情况包罗一种起始位置的所有可能的组合。其应该注意到：在所有的实例中，当锁13在改变构形时，在单体1之间的动力传动和机械锁紧系总是经由至少一组锁13来维持。在任何时候，只有一组锁13是撤退或插入。而且在操作期间，在单体1之间总是维持清楚的分开间隙，因为当其他组锁被移动时，一组锁13的楔14是保持伸展著。

被移动的锁13的楔14是撤退。若楔14并未撤退，则锁13无法被移动，除非彼等全部同时被移动。若彼等是全部移动，则效果将是改变在单体间的间隙，其通常应该是不允许发生。因此电脑或其他控制器应该确保在锁移动之前，在任何锁13上的楔14是撤退的。然而，在某些个例当移动具有楔14衔接的锁13是有意义的。例如，在半-永久构造物的建筑时，单体可藉由减少单体之间的间隙至零而“停车(parked)”，以将彼等尽可能刚性地夹在一起。

图15d展示一种面锁的一情况，其中右单体1的全部四个锁是伸展入左单体1中。欲将右单体1释放使能藉由左单体1的马达24而移动，则将右单体1的一对锁13单纯地撤退。

图15e展示一种面锁的其他情况，其中左单体1的全部四个锁13是伸展入右单体1中。欲将右单体1释放使能移动，首先将面锁转化成为一种互补锁，藉由将落在沿著预期的移动方向的左单体1的锁对退回并将右单体1的相关的一对锁13伸展。然后将左单体1的残留的伸展的锁对退回。

图15f展示一种互补锁的情况，其中仅需要撤回左单体1的伸展的锁对13，以释放右单体1使能移动。

图15g展示一种互补锁的其他情况。欲释放右单体1使能在所欲得的方向移动，则首先将互补锁转化成为一种面锁，其中右单体1的全部四个锁13伸展，系藉由在左单体1撤回其伸展的锁对13，落在沿著预期的移动方向，且右单体1伸展其相关的锁对。然后右单体1撤回其他的锁对13，遗留下锁对13沿著其所欲移动右单体的轴。

一旦单体1可自由移动时，系藉由选择性地使在固定的结构单体1上的马达24活化。在一长轨道上的毗连的单体1上，此等马达24的动力并不需要全部同时打开。动力是可在将输送另一单体1且移动的单体将到达的短暂的前一刻将其打开。允许一些时间让各单体1加速和减慢其牵引马达24。

虽然移动是受到齿轮23和具有齿状楔14的可伸展锁13的伸用的影响，欲确保单体1到达彼等的目的地和精确地停止且面的全部四个锁13适当地成一直线，若需要使得动力和数据连结且若需要构造物被精确地构筑是具有机械上的难题的。此等难题是由于所移动的单体1的惯性(inertia)、马达24和齿轮机构的惯性，和由于在零件的机械加工(maching)的公差(tolerance)所引起。大部分的惯性难题是可藉由将当单体1接近彼等的所欲得位置时减慢彼等的速率来解决，但是残留的机械加工公差的难题是使得此单体1的设计可能需要某些进一步的方法以确保单体在移动的末期的精确位置。

图16a和16b展示机械停止器(stopper)机械的一形态，用于立方体单体1的一面，用于将一种移动的单体1定位于位置。停止器机构包含四个弹簧螺椿(springstuds)28位于主沟槽11，一个是接近各立方体的面的边。四个螺椿28的每一个是弹簧安装在一种公用载体29上。使用时，载体29是用于将螺椿28伸展入主沟槽11，且当彼等并不需要时用于将彼等撤退。载体29是藉由一种电磁线圈或线形马达30来操纵。螺椿28的向外面对的边，该等边最接近立方体的面的边，是被去角的。其和彼等的弹簧安装在载体29上是允许彼等藉由一种前进的单体的锁13而被抑制回到单体1的体内。向内面对的边并不被去角且因此螺椿28作用如同一种阱trap)。属于前进单体1的零件且与螺椿28接触的锁13也应该具有轻微的被去角的边，以允许平滑地进入阱。如图16所示，螺椿28是藉由一种压缩弹簧32而偏向于进入伸展的位置。此作用可藉由将电磁线圈30的活动逆转来协助。

弹簧螺椿机构的设计是使得阱(trap)可被活化，即使在移动的单体1已经部分进入阱，其系在许多应用中所欲得的。

阱在任何时候是仅在一轴方向工作，因为前进的单体1仅具有一对锁13伸展；并无任何东西与其他轴的螺椿接触。因此，全部四个弹簧螺椿28是可与相同的载体29和电磁线圈30相连结。

一旦移动的单体是在位置上时，在弹簧螺椿机构上的力量较佳的是藉由立即将两个单体与一种互补锁或面锁的一锁紧在一起。否则弹簧椿会在彼等的承窝中变形和故障。

弹簧32在载体29上的无责任(default)作用是伸展螺椿28。此作用是在发生突然动力失效时用于停止移动的单体1所欲得的。

现在参阅图17和18，立方体单体33的第二种形态是在各面具有四个对称位置的沟槽，各平行运转且相当接近面的各别的边。各沟槽包含一种对立方体的面为45°的槽34，角度朝向立方体的中心，和一种角度远离立方体的中心的类似的槽41。

像上述的单体的第一种形态，单体的第二种形态是对立方体的各面使用两对锁。各锁包含伸展出和撤退入槽34的楔35，且当伸展后会衔接毗连的单体的槽41。槽34和41是定位于适当位置使得当两个单体面对面且在彼等之间具有正确的间隔时，彼等是成一直线。各锁对包含锁靠近单体33的面的对面的边。各对的楔33是藉由可挠曲的杆36连接到一种公用线形操纵器(actuator)机构37。如图17所示，线形操纵器37系包含马达21、螺旋轴22、和类似于图6所示的球承窝脱接机构40。

在锁紧时，可挠曲杆36是固定在扭屈(sprung)，且不允许楔35被推回入槽34。楔35的末端具有齿状齿条42。当插入另一单体33时，在各楔35上的齿42衔接其他单体33的齿轮43。驱动齿轮43会将单体33连同伸展的楔35滑动。齿轮43和楔35的齿状边的放大的细节是展示于图17b。

图17b是横剖面部分，仅展示各单体33的一对楔35。如上所述在任何面具有两个此等对。面的全部四个楔35呈伸展的位置的图解代表是展示于图17c。

如图17b所示，齿轮43的轴是平行于单体33的相关的面，且齿轮是可成对配置在公用轴上，衔接一对的两个楔35。各对的槽41将配备有许多此种齿轮对43，其较佳的是藉由一种齿轮系统和/或驱动皮带的公用马达来驱动。若对楔35的齿42作相关的改变，则齿轮43的轴是可如图17d所示地旋转90°。然后用于单体33的面的全部齿轮43具有平行轴且可藉由一种公用齿状皮带的单一马达来驱动。

因此，第二种形态的单体33的牵引机构是类似于第一种形态的单体1的牵引机构，且上面所说明的(参阅图14和15)用于在面锁、互补锁和滑动构形之间的转化方法是与用于单体1者相同。单体33也采用停止器机构。单体33具有安装在楔35或在单体33的面上的类似的电子装置15，以类似于单体1的方法通过动力和数据且维持面的四折叠旋转对称性。

图18a和18b两者皆展示两个衔接的单体33。图18a展示在滑动构形中，一种单一对的楔35从左单体33伸展入右边。欲活化右单体33的适当的面的齿轮43，则必须将左单体33移入或移出纸的平面。图18b展示在一种面锁中，左单体33的楔对35伸展入右单体33中。

单体33比单体1有利的处是彼等并不需要相当于单体1的锁13的楔14。一旦单体33的一对楔35是插入另一单体33中，则在楔35之间的90°角度会自动地确保单体33无法被分开。并不需要任何额外的从楔35伸展的构件。

单体33是比单体1具有许多其他的优点。彼等易于实现。彼等的楔锁紧机构在其单体中占据较少深度。彼等的楔35是比单体1的锁13较薄，节省材料和机械加工的成本。彼等的楔35重量较轻且移动的距离较短，结果导致较快的锁紧机构。单体33的机构加工和构筑是较单体1便宜。在设计上单一沟槽机构的机械性是较不可靠的，其特征是会导致较大的应力浓度且会随的发生断裂和/或导致比双槽机构具有更多机构故障的倾向。此特征的一是当与一对几乎为单体33的全宽度的楔33之间的距离相比较时，锁13是较狭窄。

参阅图19至22，单体44的第三种形态，像第一种形态，是在横过各面的各方向具有单一沟槽47。然而，单体44具有一种铰链的锁机构，其在构筑和实现的某些观点上是比上述的任何一种锁较为单纯。图19展示一种采用铰链锁机构的部分完成的单体44。单体具有立方体基楚(base)单元45且具有面单元46各安装在基楚单元的各六个面。沟槽47是形成于面单元46的外部面54。各沟槽47的横剖面部T-分量形状。图20展示不同单体44的两个对置的面单元46如何锁紧在一起。在藉由沟槽47所形成的十字形形状的各四个臂的底的赋予一对锁48，其系安装铰链以装置枢轴(pivot)围绕平行于沟槽47的长度的轴。此等锁可在两个位置之间装置枢轴。在解脱的位置，彼等沿著沟槽47的底部平躺。欲达到衔接的位置彼等系经由90°装置枢轴。在该位置彼等伸展入对面的面单元46的沟槽47中。各锁48是赋予两个沟槽49和51。平行于沟槽47的长度伸展。第一沟槽49，进一步从枢轴，与对面的面单元46的沟槽的T-形状所提供的两个唇50的一衔接。一对锁48衔接两个唇50的各别唇。第二沟槽51接受各锁的自己的面单元的相关的唇50，允许锁达到其衔接的位置。

欲便利于两个单体44的相对的移动，各锁48是在其极端配备有齿条52用于衔接安装在对面的面单元46的沟槽47中的齿轮53。齿轮53是安装在围绕垂直于面单元46的外部面54的轴旋转。

其中那个锁衔接和解脱的考虑是与对单体1和33的考虑相类似，但是例外的是：锁并不成对移动，而四个由位于面单元46的沟槽47的一的两个对面的臂的内的全部锁所组成，亦即沿著单体33的移动的两个轴的一的全部锁48。

图21和22是单体44的面单元的横剖面部分，像图20，其仅展示面单元的一半。

图21展示铰链锁机构的另一可行的设计，其与图20不同的是各锁48在其极端具有一种横向突出物(transverse projection)60而非沟槽49。此突出物藉由衔接的邻居的沟槽47的壁中的槽61而将单体锁住在其邻居。

图22包括额外的构造线62和65以展示欲允许锁摆动进入沟槽49所需要的余隙空间(Clearance space)64。此余隙空间可被减至最小(例如藉由使得横向突出物60和槽61跟随曲线65的弧)以避免机械振动。类似于图20中的齿条52，在横向突出物60的尖端具有齿条52。齿条52如前所述地衔接齿轮63(并未展示于图22)。

除了一种用于互锁单体的机构机械以有效于单体的运动和固定以外，上面已经讨论过三种不同的设计，提供具有平滑面且藉由嵌埋于单体中的电磁体以使得彼此相对地移动和固定是可能的。

单体的输送系藉由包含电磁体的线形马达所提供。定置的单体的线形马达使得将被输送的单体浮空中(levitate)。仔细地协调一行的定置的单体的线形马达，可获得沿著行的高速率输送。

传统设计的线形马达将不允许单体被垂直地输送到定置的单体的上面或沿著彼等的下面，但是可藉由在线形马达中的吸引和推斥绕线而实现。

不像具有机械锁的单体，以磁性相互作用的单体将不会限制其沿著单体的方向的运动。以适当的电磁体的相激励，可使得单体对角线地移动横过单体板。

原则上运动的精确性是可藉由仔细的协调单体的绕线来获得。欲看见用于单体的控制的反馈(feedback)，例如当单体已到达其目的地时，系藉由安装于彼等的表面的光学感侦器所提供。较佳的是提供速度与位置的感侦器。理想的是将绕线配置成为倾向于将单体自动地背向移动朝向其理想的位置或路线，当其背离该位置或路线时并未需要反馈。

当单体首先到达位置时，彼等可藉由电磁体保持在适当位置。然而，该方法将限制从单体所形成的任何构造物的强度且将浪费电磁体所需要的动力。可提供机构锁以接管电磁体或可采用如图23所示的撑臂(brace)55。撑臂55是藉由线形马达所输送且系机械性地衔接到电磁性单体56。

图23也例证一种加强由单体56所构筑的壁57的方法。壁57具有单体的各垂直平面的水平行制成对普通的砖相同的理由所架构的壁。平行是可藉由提供特殊形状的单体来继续，例如半长度的单体和/或一又二分的一长度的单体以填充间隙。

在单体56之间用于动力和数据的电子连结系藉由在单体的表面上的许多接触所提供。接触是视彼等与邻近的单体的接触的登记(registration)而选择性地使用。

此等电磁性单体56是可用于构筑无摩擦的机械，其中零件是由在电磁体的影响下彼此相对地移动却未接触的单体所组成。所需要的动力很可能是高的。

电磁性单体的重量在彼等的设计是重要的。大部分的重量是在彼等的磁心(Cores)。因此，最近的先进的技术导致无磁心阶段马达的开发，其非常像线形马达，将可应用到电磁性马达。

欲从单体形成机械和构造物，其需要诸单体以协调的方式彼此围绕输送，所以使得单体最后位于彼等所欲得的位置。其需要在单体之间传送数据。其也希望动力(通常是电子动力)是从某些中央源经由其邻居而分布到单体上。其可避免重量、操作的有限长度、和电池费用所具有的缺点。下面将讨论用于转移在彼等之间的动力与数据的在单体之间的连结，和用于旨引单体的面至其他面的一或更多面所接受的数据或动力。此等通常可应用到如上所讨论的全部类型的单体。

图24展示立方体单体70的二度空间代表如一种六角形，其中六角形的面71相当于单体的面。在图中所展示的是若单体是在单一外部电脑的控制的情况下，在面之间的连结的一种形态。各面是经由可为继电器或半导体装置的开关76而连结到动力汇流(bus)72、路线汇流73、数据汇流74和同步汇流75。某些此等汇流包含一种以上的呈平行的导体。用于将一种特定的汇流连结到一种特定的面的开关是可各自独立地操作。在汇流上所携带的讯号和动力是在邻近的单体之间经由在彼等的锁上的接触，或在电磁性单体56的个例中经由彼等的表面来传送。开关是提供用于使在两个单体之间的接触能被中断，即使当介于邻近的单体作接触时。

动力汇流72是提供以将从某些外部源的动力分布到单体。通常对将藉由使用开关而中断在邻近的单体之间的动汇流72的连结是不需要的，但是例外的是欲防止变弧(arcing)，当物理连结是将被藉由撤回锁而中断时。在电磁性单体中，对动力汇流72能包含数线各携带不同相的交流电用于各种不同电磁体以组成线形马达是方便的。

路线73、数据74和同步75汇流较佳的是为某些目的而加以缓冲，且提供开关以连结当需要时的必要的放大器到汇流的线路中。汇流的线路是可为双向或在各面的各线配备有输入和输出装置。

若线路是双向，则图24的公用汇流线路图必须加以修饰。对各线而言，配备有开关以将各线分开成为线段且配备有放大器。开产的操作是将所欲得的输入面连结到放大器的输入和将放大器的输出连结到所欲得的输出面。

若配备有分开的输入和输出线路，则并不需要将线路分开。对各输入和输出线路对的缓冲系简单地藉由在输入和输出线路之间连结放大器。

路线73和数据74汇流具有相关的功能。路线73携带讯号指导单体操作彼等的开关，因此将特定的单体经由数据汇流74连结到外部电脑。其对所有的将经由路线汇流而被连结到定置的单体是有用的，所以使得所欲得的数据汇流连结可被迅速地建立。若某些或全部单体具有控制电脑，则路线汇流是用于建立在单体之间的连结。路线汇流也携带关于什么单体或诸单体应该传送和接受数据汇流的资料。

经由数据汇流74转移的数据包括：例如对单体的指令以操作彼等的锁和牵引马达，单体已经到达彼等所欲得的位置的信息，和单体已变成故障的信息。欲确保在不同制造商所制成的诸单体之间的可相容性，其系需要对全部单体能服从相同的对路线汇流73读和写的议定韦(protocol)。若使用路线汇流73是可能获得较大程度的弹性且此是吾所欲得的，因为执行不同功能的特殊的单体或普通的单体可能需要送不同种类的数据和以不同速率送数据。因此路线汇流73也用于将讯号转移到单体以指导彼等什么议定韦用于数据汇流74。任何所提供的单体仅需要配备有用于读和写到根据适用于此的议定韦的硬体。

同步汇流75是用于确保单体以同步方式进行物理作用。例如，一群的单体可能被指导执行一种作用，例如起动彼等的马达以移动一群锁紧在一起的单体。然后在接到在同步汇流75的讯号时，彼等皆一起起动彼等的马达。路线汇流74是用于送决定会么单体接受一种在同步汇流上的特定的讯号。路线汇流也用于送资料到单体关于什么单体应该对在同步汇流上的同步讯号有反应。

揭述于此的组态(configuration)汇流结构(architecture)较佳的是包(packet)开关用于转移在单体之间的数据，因为以包装开关其系不肯定何时数据将达到其目的地，使得其不易知道何时发出同步讯号，而且因为包装开关将需要条件为大量逻辑的单体以控制包装的转移且将彼等储存用于往前(forwarding)。

在单体的锁上，或在电磁性单体的表面上的接触，是配置成当单体是锁紧在位置上时，各接触是与其邻近的单体的相关的接触相接触。对立方体单体而言，其中许多汇流的线路是呈输入和输出对，此是用理直气壮发触的特别方便的配置。对立方体单体的各面，对各线的四个接触是放置于适当位置以维持垂直于面的四-折叠旋转对称性。未成对的接触是放置在对角线或在面的正交中心线上。对成对的接触，一对的接触是对称地放置于正交线的侧或对角线的侧。在此配置中，单体的各未成对线是与邻近的单体的同一线相接触，且单体的各输主线是与其邻近的相关的输出相接触，反的亦然。因此，单体可呈任何定向被添加到材料中，排除知道什么方式向上和围绕任何单体的需要，对单体1的此种配置是展示于图25，其展示呈平面的单体的一面。如前所述，接触是位于锁13。在中心线80上是放置动力接触81和同步接触82，且在此等的任何侧是数据汇流输入83和输出84接触及路线汇流输入85和输出86接触。

如前所述，欲从单体构筑构造物且欲操作从单体所构筑的机械，彼等必须供应控制的讯号。然而原则上具有适当的产生器的操作员能对特定的单体一次发出一指令以操作彼等的锁且将一单体沿著、向上或向下移动，此是一种极使人厌烦的进行方式。以适当可编程序的电脑，理想的情况是操作员仅需要指定一种构造物的构形或一种机械的各种不同构形，而电脑将从事单体的所必要的全部移动，且将发出全部需要的指令到单体以操作彼等的移动马达和彼等的锁。

在该等两者之间更可达成的解决方法是操作员将一种构造物的构造分析成为某些尚可的一般操作；然后使用适当程序的电脑以将此等操作转化成对单体的个别的指令。一般操作的某些实例是讨论于下面。

在图3所展示的正常和L-型流线是一般操作的实例，且现在彼等将详细讨论。图26a-e展示在L-型流线8的增长的阶段。图26a展示在某些增长已经发生后的流线。五个单体101、102、103、104和105是配置成行，且105是流线8的尖端。单体106是在单体104上面。图26b展示另一单体107沿著单体101、102、103的上部前进。在达到单体103时，单体107衔接单体106(参阅图26c)。然后单体107和106成对前进直到单体107是在单体105上面，其中位置(参阅图26d)单体106投射超过流线8的尖端(单体105)。然后单体106从单体107降低至位于单体105前面的位置，变成流线8的新尖端(参阅图26e)。现在单体的构形是类似于图26a的构形，例外的是现在流线是较长一单体。为使得流线更进一步增长，重复在图26a-e所示的操作循环。编电脑程序以发出指令到单体以增长流线是简单事情。所有的操作员所需要作的是指定其应该多长。虽然在图26a-e所示的流线增长的方向是向右，类似的方法可用于将流线在任何正交方向伸展。

图27a-e展示流线8的增长，其系类似于图26a-e的增长，例外的是在图26a-e的各单体是以一种2×2×2单体块所取代。此等块是以与图26a-e的单一单体相同的方式移动。

图28a-d展示流线8的增长，其中某些单元相当于图26a-e的单一单体是单体的2×2×2块且某些是尺寸等于2×2×2块的大单体。

此等大单体110并不是简单地将标准单体按比例增加，但是在彼等的适合与标准单体相互作用的面的位置具有相同尺寸的锁。大单体110是可额外地采用较大的按比例增加的锁13用于与类似的单体110相互作用。较大锁13是用于较大强度且允许较高动力马达24以较高的速率移动单体110。

在上述的流线的实例中，流线是狭窄，其并不总是该情况。单体的壁和板可利用流线方法利用一种在宽度具许多单体的单元来增长。另一可行方法是壁和板是可藉由各自独立地增长许多毗连的平行流线来增长。

图29a-f展示一种将流线转角落的方法。在图29a中，在单体111、112、113、114、115的尖端单体115的上部具有单体116。单体115的左边的新尖端可藉由将单体117沿著流线左侧前进来提供如图29b和c所示。然而，若其想要在流线的右侧具有新尖端但是其不易将一单体前进至该侧，则可将图29c的构形加以操纵以在右侧提供一新尖端(参阅图29a-f)。首先将单体107从单体115向上移动至单体116。其次，单体116和117成对移动，所以使得单体117移动至在单体115上面的位置。然后将单体116从单体117向下移动以变成单体115的右新尖端。然后进一步伸展流线的单体可沿著流线的上部前进，在单体115暂停以改变方向90°。

如图20a-f所示转角的方法是可应用到单体的2×2×2块。另一可行方法是如图30a-i所示的方法。首先将2×2×2块前进至尖端的上面的位置。其次将该2×2×2块横过一侧移动一单体(其宽度的一半)(图30a)，然后投射在流线尖端的侧的四个单体是一起向下移动一单体(图30b)。最上部的两个单体是一起横过该等四个单体的上部移动(图30c)。所获得的六个单体的壁是向下移动一单体(图30d)。最上部的单体现在是一种2×2×2板，其系横过一单体移动，所以使得该等单体的两个投射(图30e)。然后将投射的两个单体向下移动一单体(图30f)且将2×2板的其他两个单体在彼等的上横过一单体移动(图30f)。最后该等四个单体(现在是2×2壁)是向下移动一单体(图30h)。所获得的构形是对流线的旧尖端的一侧具有单体的2×2×2块(图30I)。

正常流线的增长是先前说明过，且其将清楚的是像L-型流线，方法是可应用到单体块和不同的单体的混合物。

流线方法是可逆的，因为将彼等的步骤逆转结果导致流线被撤退。

上述的伸展流线的两方法皆需要在流线的基楚供应单一单体或其他单元，很清楚的是单元需要从某处供应。免供应单体的汇集(collection)且是在一地点类集一起将被称为储备处(reservoir)。储备处方法是从将单体储备处供应到在其边界的一特定位置其将称为其通路(gateway)。该术语也可应用到其单体必须被供应以用于流线的增长的位置。

通常是一种储备处的通路将远离流线的通路。通路可藉由单体的汇集来连接，其将称为公路(highway)，因为通常彼等具有狭窄条的单元的形态。公路是可容易地藉由利用流线来构筑。一旦公路被构筑后，单元可沿著公路从一通路输送到另一公路。

一种从可编程序的材料构筑一种构造物的方法，起始自单元的储备处是如下：首先公路是从储备处的通路构筑至构造物用的提议部位的通路，然后将单体从储备处送到部位，其中彼等是用于构筑构造物。所使用于构筑构造物的确切的方法将视其形态而定，但是大部分的构造物是可分析成为板、壁和伸长的构件，此等皆可藉由利用流线来形成。当一种构造物的构筑循序渐进时，在需要送单体的点是可远离从通路至位置。在此等情况下，构造物的零件是可指定为用于将单体从部位通路输送到需要彼等的位置的公路。

将进一步考虑到的是：在整个构造的构造物必须维持机械性稳定且在某些期间其可能并不总是能足够快速地供应单体。对该难题的解决方法是在构造部位内部提供储备处，当需要并不是非常大时，其可摄取单体。

另一考虑利用于一种构造物的构筑的方法是在将其移动至其最终位置之前，在某处装配其零件。例如考虑图31的塔，其系包含藉由在各角落的支柱122所支撑的两个舱面(decks)121。舱面4×4正方形，或十字形(若角落的单体是逄作为支柱的部分)。此构造物是可藉由首先提高四个支柱122，然后在彼等之间桥联以形成两个舱121来构筑。因为支柱是许多单体高且并不绝对刚性，在实务应用上除顶部以外，彼等将并不是确切的数目的单体。其使得不易达到桥联，因为连接到一支柱的单体必须与另一支柱的单体精确地衔接。

一种较佳的方法是首先在地面装配呈平面且具二单体高的单体4×4块，以形成两个堆叠在彼此的上部的舱面和各塔的底部两个单体，然后将在块的角落的四个支柱提高。最后完成塔120其仅需要将十字形舱面提高至所需要的高度。当舱面被提高时，彼等强制塔为确切地远离两个单体。

当构筑大构造物时，其有用的是首先构筑较深的构造物成分，然后再添加表面细节。一旦彼等是在位置时仅遗留活性化的变形肤层，为节省相当大能源，则较深构造物成分是可关闭。

某些构造物将需要大量数目的单体。其可预期的是：从头到尾单体将会故障。此种单体可被锁紧在某些不重要点的构造物中。然而，理想的是其应该从构造物中被移除且存放在不再会造成进一步难题的一特殊的储备处或垃圾堆中。仍然可发挥功能的单体是可用于移动故障的单体且将其以从另一储备处的具功能的单体加以取代，因此完成自我修补的任务。

自我修补的方法是可延伸至其中许多单体同时在充分定义的丛集(cluster)中故障。未受到损害影响但是邻近损害的丛集的单体是如同前述地用于移动损害的丛集且将彼等以具功能的单体取代。其中损害的丛集可能不需要加以修补且放弃是更重要的，损害的丛集是藉由邻近损害的丛集的具功能的单体藉由从损害的丛集撤回彼等的锁13而逐出。

上面所讨论的方法分析可编程序材料成为目标物(例如在彼等之间具有边界的流线、公路、和储备处)的数量，在有限的数目的通路被破坏(breached)，结果本身导致其欲操作材料所需要的许多或所有的控制讯号是藉由位于某些或全部单体内部的电脑所产生。各目标物的电脑或诸电脑仅需要关心彼等本身与该目标物的功能，同时时常监督单体经由通路到和从邻近的目标物的转移动。例如公路可被指导将所有的一通路所接受的单体移动到另一通路，其任务本身可在具有或不具进一步的外部指令下进行。

将由单体所制成的机械分析成为包含数单体的零件是如何达成所欲得的机械的移动的有用的第一步骤。图2的步行者(walker)6是一种简单机械的实例。零件系包含：两个单体高的体130(宽度为一单体，长度为许多单体)，和六个腿131(各为三个单体高)。在彼等的有用的位置，腿是在彼等的上部单体连接体的下部的行。步行者6是可藉由沿著体一次移动一个腿，然后经由腿而将体往前滑动。腿是藉由首先将彼等向上提高一单体，然后将彼等沿著移动，然后再将彼等向下移动一单体。

上面叙述的单体其本身将无法提供每一类型的机械。然而，藉由提供安装在单体上的特殊的零件，可大大地强化彼等的效用。关于此一实例是：一种车床是可从标准的单体连同一种具有切割工具安装于其上的单体和另一具有旋转夹头安装于其上的单体所构筑。标准单体是用于提供车床的梁架(frame)和用于将切割工具前进到工作件的机构。

许多特殊的单体可完成非常优良的特殊任务。所叙述于下的少数是可在一般应用中大大地强化其实务应用性。一些种单体是一种可调整的脚单元。一种从特殊的单体所伸展的可调整的尖端杆作用如同脚单元，其可用于将所建立的构造物变成平面。先前叙述的步行机构将能从此种连接到在不平坦的表面的腿131的脚单元获得利益。

另一特殊的单体是一种具有可为动力辅助。可驾驶且具有刹车的机轮的单体。数种此具机轮的单元可支撑一种机构造物，然后其可使其可在合理的平表面上移动。此种机械将可预期比步行机构移动更快。

然而另一种特殊的单体的实质的气密式(air tight)且具有空气孔腔(air cavity)，所以其本身可在液体分质中携带更多重量。此等单体的收集物允许一种构造物被支撑在一种液体介质例如水或油上面。

上述三种特殊的单体可实质地增加单体的多-地形能力。亦即，然后单体可通过粗糙表面、平坦表面和水，其系用于一种多-地形车辆的典型的要求。其中粗糙的地面包括障碍物，可编程序材料可经由利用流线、公路、储备处和通路而单纯地变形围绕目标物。具有用于地形通过的软体的电脑和用于障碍物侦测的感侦器是使得此等机械变得完美所需要的。

另一有用的特殊单体是其允许其面的对面的单体围绕通过彼等的中心的轴而旋转(自由或具动力)。此允许机械其中的单体构筑的零件相对于彼此地旋转。两个此等单体可用于支撑长目标物，一单体支撑各末端，沿著弯屈的公路。

可编程序材料的极大数量的可能用途的更多两种是藉由实例所提到。因为彼等的弹性，可编程序材料是适用于具有对环境的灾难情势中。例如，在损害的核动力站中，可编程序材料可用于建立强辐射-阻挡壁成所需要的形状和厚度，并不需要人员进入损害的区域。在此种状况下，单体将被停车以消除彼等通常在彼等之间具有的间隙。

再一次，因为彼等的弹性，可编程序材料也将适用于军事工程，例如在暂时的桥的营建。此等桥在被损害之后，是可编程序成为可自我修补。

Claims (36)

1.一种实质的平行六面体形状之机械，其特征在于，具有用于与完全相同之机械相互作用之装置以导致彼等和机械之相对输送，和用于与完全相同之机械相互作用之装置以固定机械在相对于彼等之位置。

2.如权利要求1所述的机械，其特征在于，对与其通讯之外部讯号有反应，所以能有效地输送和固定。

3.如权利要求1或2所述的机械，其特征在于，系并用电脑且其对该电脑所产生之讯号有反应，所以能有效地输送和固定。

4.如权利要求1至3中任何一项所述的机械，其特征在于固定装置或输送装置或两者是包含电磁体。

5.如权利要求1至3中任何一项所述的机械，其特征在于输送装置或固定装置或两者是包含在机械上之机械零件或特征，其系与在完全相同之机械上之互补零件或特征联锁。

6.如权利要求5所述的机械，其特征在于，输送装置系包含在机械上之机械零件或特征，其可导致与在完全相同之机械上之互补零件或特征联锁，以此种方式使得机械沿著特定的轴相对运动。

7.如权利要求6所述的机械，其特征在于零件或特征是被配置以提供两个或更多之在机械与一完全相同之机械之间各自独立的可衔接之联锁，其各允许两机械之相对运动仅沿著两个或多个不同轴之各别一个。

8.如权利要求5至7所述的机械，其特征在于，联锁零件或特征系包含数对之构件，它是一种机械伸展入在完全相同之机械中之凹沟或沟槽中之构件，且其中构件是并用可伸展之楔以锁紧在凹槽或沟槽中之构件。

9.如权利要求5至7所述的机械，其特征在于，联锁零件或特征系包含数对之构件；一对这构件是可从机械之一面，在不同之方向以对该面垂直之角度伸展入在一完全相同之机械之面中之一对凹沟或沟槽之各别面。

10.如权利要求5至7所述的机械，其特征在于，联锁零件或特征系包含数对之构件，各对之构件是安装在退回位置与伸展位置之间的枢。

11.如权利要求10所述的机械，其特征在于，一对之构件接受是在彼等之伸展位置，在诸构件之各别沟槽中，从一完全相同之机械之一对对唇之各别唇。

12.如权利要求5至1l所述的机械，其特征在于，系在能与衔接的完全相同之机械衔接之机械之面上包含许多螺椿，以将其定位于位置上，螺椿是可撤退以释放邻近的机械。

13.如权利要求12所述的机械，其特征在于，螺椿是可与邻近的机的机械之联锁机械零件或特征衔接。

14.如权利要求13所述的机械，其特征在于，螺椿是可藉由一种前进而变成此种邻近的机械之完全相同的机械而降下。

15.如前述权利要求中之任何一项所述的机的，其特征在于，是具实质的类立方体形状。

16.如权利要求15所述的机械，其特征在于，是具实质的类立方体形状。

17.如权利要求15所述的机械，其特征在于，是在机械之各面具有四个装置以用于与邻近的完全相同之机械传递动力或数据，该等装置是位于各面之相同位置，且是位于各对角中心线或于各面之面交中心线，使能维持面之四-折叠旋转对称性。

18.如权利要求15或16所述的机械，其特征在于，是具有四对之输入装置与输出装置用于与邻近的完全相同之机械传递数据，该等装置是位于各面之相同位置，且各对之输入装置与输出装置是呈对称地位于面之对角线或正交中心线之任一之侧，使能维持面之四-折叠旋转对称性。

19.一种尺寸相当于许多如权利要求1至18中任何一项所述的机械之平行六面体块之机械，其特征在于，亦即并不是由此等机械所组成且其具有能与此等机械相互作用之装置，以使得若机械是由机械之平行六面体块所组成，则将会导致发生相对输送与固定。

20.一种构造物或机械是从如权利要求1至18中任何一项所述机械或从如权利要求19项之可相容机械和此等机械之混合物所装配成。

21.一种移动之方法，其特征在于，系藉由该装置将在第一部位成一直线之第一机械，以平行于邻近的部位之方向，移动至成一直线且邻近第一部位之第二部位，其中各部位是一种机械且其中各机械是一种如权利要求1至19中任何一项之机械。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，第一和第二部位合作以移动第一机械。

23.如权利要求21或22所述的移动方法，其特征在于，其实质是依据在14中的方法用于停止移动。

24.如权利要求21、22或23中任一项所述的方法，其特征在于，第一机械是具有固定在其上且与其移动之邻居。

25.一种沿著机械之行移动机械之方法，其特征在于，系包含重复地应用如权利要求21至24所述的方法。

26.如权利要求21、22、24和25中任一项所述的方法，其特征在于，其中沿著行之机械之运动是持续的。

27.一种藉由将一单元在行中具尖端单元末端之流线单元进行伸展之方法，其特征在于，该等单元是可为如权利要求1至18中任何一项所述单一机械，或为此等机械之平行六面体块或如权利要求19之机械或两种之混合物，该方法系包含：将一对单元沿著流线移动，直到一对之一是尖端单元之邻居且另一单元伸展至超过尖端单元，和将一对之其他单元从一单元之邻居移动至成为尖端单元之邻居，其位置变成新尖端单元，机械之移动是如权利要求21或22所述的方法。

28.一种藉由将在行中起始于基准单元之单元之流线单元伸展一单元之方法，其特征在于，该等单元是可为如权利要求1至18中任何一项所述的单一机械，或为此等机械之平行六面体块，或如权利要求19所述的机械或两种之混合物，基准单元具有一个或多个并不是在行中之邻近的机械，该方法系包含：将一额外的单元添加到基准单元之前的行上，且将行以相对于一个或以上之邻近基准单元之机械，在能使得额外的单元移动至基准单元之原来的位置的方向前进一单元之距离。

29.一种将流线撤退之方法，其特征在于，系包含将如权利要求28所述的方法或所述的步骤逆转之方法。

30.一种如权利要求1至18中任何一项或如权利要求19所述的机械或两种之混合物从第一点送到第二点之方法，其特征在于，系包含从此等机械构筑一种连结两点之构造物，且将机械沿著机造物从第一点移动至第二点。

31.一种构筑包含如权利要求1至18中任何一项或如权利要求19所述机械或两种之混合物之构造物之方法，其特征在于，该方法系包含将如权利要求27至28所述的流线伸展之方法。

32.一种实质地揭述于此之机械，其特征在于，系参考如图4至13、或图17、或图19和20、或图23所展示者。

33.一种实质地揭述于此之机械，其特征在于，系参考如图4至13、或图17、或图19和20、或图23所示者，如所揭述之加以改质之如图16所展示者。

34.一种将机械彼此相对地移动之方法，其特征在于，系实质地揭述于此且参考如图26至30之任何一图所展示者。

35.一种将机械固定之方法，其特征在于，系实质地揭述于此且参考如图14b或图14c所展示者。

36.一种移动机械之方法，其特征在于，系实质地揭述于此且参考如图15d至g之任何一图所展示者。

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