CN115635740A - 环形弹簧结构及成型方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种环形弹簧结构及成型方法。环形弹簧结构包括多个沿轴线环绕连接的单胞，环形弹簧结构沿轴线方向可翻转设置，单胞包括n条带形结构(n≥2)，第1条至第n‑1条带形结构的第一弯折边分别与第n条带形结构的第1条至第n‑1条第一侧边接触连接，在单胞的环绕方向上依次设置有第1条至第n条带形结构的第一单元以形成第一叠加部，在环绕方向上还依次设置有第1条至第n条带形结构的第二单元以形成第二叠加部，在环绕方向上第一叠加部与第二叠加部依次设置，相邻的两个单胞中一者的第i条带形结构的第一连接边与另一者的第i条带形结构的第二连接边连接。本申请提供的环形弹簧结构具有至少4种稳态。

Description

环形弹簧结构及成型方法

技术领域

本申请属于结构设计技术领域，尤其涉及一种环形弹簧结构及成型方法。

背景技术

折纸结构是一种类似对纸张进行折叠后所得出的结构，随着技术的发展，通过合理的设计折纸结构的折痕分布，折纸结构能够表现出单自由度、负泊松比、多稳态及性质可调等诸多良好的结构学特性，使得折纸结构成为一种设计功能结构和器件的有力工具，因此，折纸结构在各类领域中有着较为广泛的应用，例如，折纸结构在软体机器人、力学超材料、生物医学工程等领域有着较为广泛的应用。

但是，现有的折纸结构所具有的稳态数量往往较少，例如，现有的折纸结构往往仅具有两种或三种稳态，并且现有的折纸结构常无法在具有多稳态的特性下还具有单自由度的特性，使得折纸结构的应用和发展受到了限制。

发明内容

本申请实施例提供了一种环形弹簧结构及成型方法，旨在使得该结构同时具有单自由度和多稳态的特性。

第一方面，本申请实施例提供一种环形弹簧结构，环形弹簧结构包括多个单胞，多个单胞环绕轴线相互连接形成环形弹簧结构，环形弹簧结构沿轴线方向可翻转设置，单胞包括n条带形结构；带形结构具有相对的第一表面与第二表面，带形结构包括形状相同且相互连接的第一单元与第二单元，第一单元与第二单元的形状为正2n边形，第一单元与第二单元在连接处共用一条第一弯折边，第一单元与第二单元沿第一弯折边相互弯折连接，以使带形结构的第一表面相向设置；第一单元包括与第一弯折边平行设置的第一连接边，第一单元还包括连接于第一弯折边与第一连接边间的n-1对互相平行的第一侧边与第二侧边，第一侧边与第二侧边分设于第一弯折边的两端，在从第一连接边连接至第一弯折边的方向上依次连接有第1条第一侧边至第n-1条第一侧边；第二单元包括与第一弯折边平行设置的第二连接边；在单胞中，第1条至第n-1条带形结构的第一弯折边分别与第n条带形结构的第1条至第n-1条第一侧边接触连接；在单胞中，在单胞的环绕方向上依次设置有第1条至第n条带形结构的第一单元以形成第一叠加部，在环绕方向上还依次设置有第1条至第n条带形结构的第二单元以形成第二叠加部，在环绕方向上第一叠加部与第二叠加部依次设置；在相邻两个单胞中的其中一者的第i条带形结构的第一连接边与另一者的第i条带形结构的第二连接边连接，在第一连接边与第二连接边的连接处的第一单元与第二单元弯折设置以形成第二弯折边；在相邻两个单胞中，两条相连的第i条带形结构在第一弯折边处的弯折方向相同，两条相连的第i条带形结构在第二弯折边处的弯折方向与在第一弯折边处的弯折方向相反，其中，n为大于或等于2的正整数，i为大于或等于1且小于或等于n的正整数。

根据本申请第一方面的实施方式，在相邻两个单胞中，两条相连的第2条带形结构的第二弯折边至两条相连的第n条带形结构的第二弯折边分别与两条相连的第1条带形结构的第二弯折边一侧的第一单元的第1条至第n-1条第一侧边接触连接。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，单胞数量大于或等于9个。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，带形结构的材料为弹性材料。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，带形结构的材料为纸板或塑料板中的至少一种。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，第一弯折边上设置有沿第一弯折边延伸方向延伸的第一让位槽。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，第二弯折边上设置有沿第二弯折边延伸方向延伸的第二让位槽。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，n为2，单胞包括2条带形结构，2条带形结构分别为第1条四边带形结构和第2条四边带形结构，第一单元与第二单元的形状为正四边形，第一单元具有1对相互平行的第一侧边与第二侧边；在单胞中，第1条四边带形结构的第一弯折边与第2条四边带形结构的第一侧边接触连接；在单胞中，在第1条四边带形结构的第一单元沿环绕方向的一侧依次设置有第2条四边带形结构的第一单元、第1条四边带形结构的第二单元以及第2条四边带形结构的第二单元；在相邻两个单胞中的其中一者的第1条四边带形结构的第一连接边与另一者的第1条四边带形结构的第二连接边连接，在相邻两个单胞中的其中一者的第2条四边带形结构的第一连接边与另一者的第2条四边带形结构的第二连接边连接，在第一连接边与第二连接边的连接处的第一单元与第二单元弯折设置以形成第二弯折边，其中，环形弹簧结构在进行翻转时具有4个稳态，当环形弹簧结构处于第1个稳态时，第1条四边带形结构的第一弯折边朝向轴线，当环形弹簧结构处于第2个稳态时，第2条四边带形结构的第一弯折边朝向轴线，当环形弹簧结构处于第3个稳态时，第1条四边带形结构的第二弯折边朝向轴线，当环形弹簧结构处于第4个稳态时，第2条四边带形结构的第二弯折边朝向轴线。

根据本申请第一方面的前述任一实施方式，n为3，单胞包括3条带形结构，3条带形结构分别为第1条六边带形结构、第2条六边带形结构和第3条六边带形结构，带形结构包括形状为正六边形的第一单元与第二单元，第一单元具有2对相互平行的第一侧边与第二侧边，在从第一连接边连接至第一弯折边的方向上依次连接有第1条第一侧边至第2条第一侧边；在单胞中，第1条六边带形结构的第一弯折边与第3条六边带形结构中的第1条第一侧边接触连接，第2条六边带形结构的第一弯折边与第3条六边带形结构中的第2条第一侧边接触连接；在单胞中，在第1条六边带形结构的第一单元沿环绕方向的一侧依次设置有第2条六边带形结构的第一单元、第3条六边带形结构的第一单元、第1条六边带形结构的第二单元、第2条六边带形结构的第二单元以及第3条六边带形结构的第二单元；在相邻两个单胞中的其中一者的第1条六边带形结构的第一连接边与另一者的第1条六边带形结构的第二连接边连接，在相邻两个单胞中的其中一者的第2条六边带形结构的第一连接边与另一者的第2条六边带形结构的第二连接边连接，在相邻两个单胞中的其中一者的第3条六边带形结构的第一连接边与另一者的第3条六边带形结构的第二连接边连接，在第一连接边与第二连接边的连接处的第一单元与第二单元弯折设置以形成第二弯折边，其中，环形弹簧结构在进行翻转时具有6个稳态，当环形弹簧结构处于第1个稳态时，第1条六边带形结构的第一弯折边朝向轴线，当环形弹簧结构处于第2个稳态时，第2条六边带形结构的第一弯折边朝向轴线，当环形弹簧结构处于第3个稳态时，第3条六边带形结构的第一弯折边朝向轴线，当环形弹簧结构处于第4个稳态时，第1条六边带形结构的第二弯折边朝向轴线，当环形弹簧结构处于第5个稳态时，第2条六边带形结构的第二弯折边朝向轴线，当环形弹簧结构处于第6个稳态时，第3条六边带形结构的第二弯折边朝向轴线。

第二方面，本申请实施例提供一种环形弹簧结构的成型方法，成型方法包括：带形结构具有相对的第一表面与第二表面，将n条带形结构进行弯折处理以形成第一弯折边以及位于第一弯折边两侧的第一单元与第二单元，带形结构的第一表面相向设置，第一单元和第二单元均呈正2n边形，第一单元包括与第一弯折边平行设置的第一连接边，第一单元还包括连接于第一弯折边与第一连接边间的n-1对互相平行的第一侧边与第二侧边，第一侧边与第二侧边分设于第一弯折边的两端，在从第一连接边连接至第一弯折边的方向上依次连接有第1条第一侧边至第n-1条第一侧边；将第1条至第n条带形结构的第一单元依次叠加放置形成第一叠加部，且第1条至第n-1条带形结构的第一弯折边分别与第n条带形结构的第一条至第n-1条第一侧边接触连接；依次将第1条至第n条带形结构的第二单元弯折至第一叠加部之上以形成第二叠加部，第一叠加部和第二叠加部组合形成单胞；将多个单胞沿环绕轴线相互连接形成环形弹簧结构，其中，在相邻两个单胞中的其中一者的第i条带形结构的第一连接边与另一者的第i条带形结构的第二连接边连接，在第一连接边与第二连接边的连接处的第一单元与第二单元弯折设置以形成第二弯折边；在相邻两个单胞中，两条相连的第i条带形结构在第一弯折边处的弯折方向相同，两条相连的第i条带形结构在第二弯折边处的弯折方向与在第一弯折边处的弯折方向相反，n为大于或等于2的正整数，i为大于或等于1且小于或等于n正整数。

根据本申请第二方面的实施方式，在将多个单胞沿环绕轴线相互连接形成环形弹簧结构，其中，在相邻两个单胞中的其中一者的第i条带形结构的第一连接边与另一者的第i条带形结构的第二连接边连接，在第一连接边与第二连接边的连接处的第一单元与第二单元弯折设置以形成第二弯折边的步骤中：在多个相邻的单胞中的其中一者的第i条带形结构与另一者的第i条带形结构一体成型设置，在相邻两个单胞中的其中一者的第i条带形结构的第一连接边与另一者的第i条带形结构的第二连接边相互连接并相互复用。

本申请实施例提供的一种环形弹簧结构包括多个单胞，多个单胞环绕轴线相互连接形成环形弹簧结构，单胞包括n条带形结构，带形结构具有相对的第一表面与第二表面，带形结构包括相互连接的第一单元与第二单元，第一单元与第二单元在连接处共用一条第一弯折边，第一单元与第二单元沿第一弯折边相互弯折连接，带形结构的第一表面相向设置，使得带形结构在第一弯折边处能够受力后发生弯折变形。第一单元与第二单元的形状相同且为正2n边形，使得带形结构在受力后能够较为均匀的发生变形。第一单元包括与第一弯折边平行设置的第一连接边，第二单元包括与第一弯折边平行设置的第二连接边，在相邻两个单胞中的其中一者的第i条带形结构的第一连接边与另一者的第i条带形结构的第二连接边连接，以实现多个单胞能够沿轴线环绕连接。环形弹簧结构沿轴线方向可翻转设置，在相邻两个单胞中的第一连接边与第二连接边的连接处的第一单元与第二单元弯折设置以形成第二弯折边。在相邻两个单胞中，两条相连的第i条带形结构在第一弯折边处的弯折方向相同，两条相连的第i条带形结构在第二弯折边处的弯折方向与在第一弯折边处的弯折方向相反，使得环形弹簧结构可通过翻转运动来实现稳态的切换。并且，当环形弹簧结构进行翻转时，各条带形结构的第一弯折边以及第二弯折边能够交替的朝向轴线。第一单元还包括连接于第一弯折边与第一连接边间的n-1对互相平行的第一侧边与第二侧边。在单胞中，第1条至第n-1条带形结构的第一弯折边分别与第n条带形结构的第1条至第n-1条第一侧边接触连接。在单胞的环绕方向上依次设置有第1条至第n条带形结构的第一单元以形成第一叠加部，在环绕方向上还依次设置有第1条至第n条带形结构的第二单元以形成第二叠加部，在环绕方向上第一叠加部与第二叠加部依次设置，使得环形弹簧结构在进行翻转时能够具有2n个稳态，也使得环形弹簧结构具有2n类腔室，单胞中的第j条带形结构的第一表面与第j+1条带形结构的第二表面围合形成第j类腔室，单胞中第n条带形结构的第一表面与第1条带形结构的第一表面围合形成第n类腔室，单胞中的第j条带形结构的第二表面与第j+1条带形结构的第一表面围合形成第n+j类腔室，两个相邻的单胞间相对的两个第二表面围合形成第2n类腔室。当环形弹簧结构进行翻转时环形弹簧结构的稳态以及各类腔室的状态会发生相应的变化，当环形弹簧结构处于第k个稳态时，第k条带形结构的第一弯折边朝向轴线，第k类腔室至第k+n-1类腔室处于打开状态，其余腔室处于闭合状态，当环形弹簧结构处于第n+q个稳态时，第q条带形结构的第二弯折边朝向轴线，第q类腔室至第q+n-1类腔室处于闭合状态，其余腔室处于打开状态，其中，n为大于或等于2的正整数，i、k和q为大于或等于1且小于或等于n正整数，j为大于或等于1且小于n的正整数，从而使得环形弹簧结构具有至少4种稳态，且使得环形弹簧结构在具有单自由度的特性的同时还具有多稳态的特性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一些实施例的n为2时的环形弹簧结构的结构示意图；

图2为本申请一些实施例的n为2时的带形结构的结构示意图；

图3为本申请一些实施例的n为3时的带形结构的结构示意图；

图4为本申请一些实施例的n为2时的单胞的结构示意图；

图5为本申请一些实施例的n为3时的单胞的结构示意图；

图6为本申请一些实施例的n为2时的多个单胞的连接示意图；

图7为本申请一些实施例的处于第1类稳态的n为2时的环形弹簧结构的结构示意图；

图8为本申请一些实施例的处于第2类稳态的n为2时的环形弹簧结构的结构示意图；

图9为本申请一些实施例的处于第3类稳态的n为2时的环形弹簧结构的结构示意图；

图10为本申请一些实施例的处于第4类稳态的n为2时的环形弹簧结构的结构示意图；

图11为本申请另一些实施例的n为2时的环形弹簧结构的结构示意图；

图12为本申请一些实施例的成型方法的示意性流程图；

图13为本申请另一些实施例的成型方法的示意性流程图；

图14为本申请一些实施例的n为2时的带形长条结构的弯折示意性流程图。

附图标记说明：

1-环形弹簧结构；

11-单胞；11a-第一叠加部；11b-第二叠加部；11c-带形长条结构；11d-第一表面；11e-第二表面；111-带形结构；111a-第一单元；111b-第二单元；111c-第一弯折边；111d-第一连接边；111e-第二连接边；111f-第一侧边；111g-第二侧边；111h-第二弯折边；111i-四边带形结构；111j-六边带形结构；112-腔室；113-第一让位槽；

Z-轴线方向；

R-环绕方向。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解，在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本申请造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

需要说明的是，在本文中，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的实施例的具体结构进行限定。在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

折纸结构是一种类似对纸张进行折叠后所得出的结构，随着技术的发展，通过合理的设计折纸结构的折痕分布，折纸结构能够表现出单自由度、负泊松比、多稳态及性质可调等诸多良好的结构学特性，使得折纸结构成为一种设计功能结构和器件的有力工具，因此，折纸结构在各类领域中有着较为广泛的应用，例如，折纸结构在软体机器人、力学超材料、生物医学工程等领域有着较为广泛的应用。在折纸结构的诸多结构学特性中，单自由度和多稳态是较为重要的两种特性，单自由度的设置能够简化了折纸结构的控制，而多稳态的设置使得折纸结构能够通过稳态的切换以实现不同的动作。但是，申请人研究发现，现有的大多数折纸结构由于其折痕分布的设置，使其所具有的稳态数量往往不超过三个，并且，现有的折纸结构常无法在具有多稳态的特性下还具有单自由度的特性，使得折纸结构的应用和发展受到了限制。

为了解决上述技术问题，提供了本申请。为了更好地理解本申请，下面结合附图对本申请实施例的环形弹簧结构1及成型方法进行详细描述。

图1为本申请一些实施例的n为2时的环形弹簧结构1的结构示意图，图2为本申请一些实施例的n为2时的带形结构111的结构示意图，图3为本申请一些实施例的n为3时的带形结构111的结构示意图，图4为本申请一些实施例的n为2时的单胞11的结构示意图，图5为本申请一些实施例的n为3时的单胞11的结构示意图，图6为本申请一些实施例的n为2时的多个单胞11的连接示意图，图中括号内的标号所指的为与另一条边相互重合或相互接触连接的边，图6中加粗的线条为一个单胞11的结构线，图中Z方向为轴线方向Z，图中R方向为环绕方向R。

如图1至图6所示，本申请一些实施例提供的环形弹簧结构1包括多个单胞11，多个单胞11环绕轴线相互连接形成环形弹簧结构1，环形弹簧结构1沿轴线方向Z可翻转设置，单胞11包括n条带形结构111；带形结构111具有相对的第一表面11d与第二表面11e，带形结构111包括形状相同且相互连接的第一单元111a与第二单元111b，第一单元111a与第二单元111b的形状为正2n边形，第一单元111a与第二单元111b在连接处共用一条第一弯折边111c，第一单元111a与第二单元111b沿第一弯折边111c相互弯折连接，以使带形结构111的第一表面11d相向设置；第一单元111a包括与第一弯折边111c平行设置的第一连接边111d，第一单元111a还包括连接于第一弯折边111c与第一连接边111d间的n-1对互相平行的第一侧边111f与第二侧边111g，第一侧边111f与第二侧边111g分设于第一弯折边111c的两端，在从第一连接边111d连接至第一弯折边111c的方向上依次连接有第1条第一侧边111f至第n-1条第一侧边111f；第二单元111b包括与第一弯折边111c平行设置的第二连接边111e；在单胞11中，第1条至第n-1条带形结构111的第一弯折边111c分别与第n条带形结构111的第1条至第n-1条第一侧边111f接触连接；在单胞11中，在单胞11的环绕方向R上依次设置有第1条至第n条带形结构111的第一单元111a以形成第一叠加部11a，在环绕方向R上还依次设置有第1条至第n条带形结构111的第二单元111b以形成第二叠加部11b，在环绕方向R上第一叠加部11a与第二叠加部11b依次设置；在相邻两个单胞11中的其中一者的第i条带形结构111的第一连接边111d与另一者的第i条带形结构111的第二连接边111e连接，在第一连接边111d与第二连接边111e的连接处的第一单元111a与第二单元111b弯折设置以形成第二弯折边111h；在相邻两个单胞11中，两条相连的第i条带形结构111在第一弯折边111c处的弯折方向相同，两条相连的第i条带形结构111在第二弯折边111h处的弯折方向与在第一弯折边111c处的弯折方向相反，其中，n为大于或等于2的正整数，i为大于或等于1且小于或等于n的正整数。

图7为本申请一些实施例的处于第1类稳态的n为2时的环形弹簧结构1的结构示意图，图8为本申请一些实施例的处于第2类稳态的n为2时的环形弹簧结构1的结构示意图，图9为本申请一些实施例的处于第3类稳态的n为2时的环形弹簧结构1的结构示意图，图10为本申请一些实施例的处于第4类稳态的n为2时的环形弹簧结构1的结构示意图，图中阴影面部分为第一表面11d。

如图1至图10所示，本申请实施例提供的一种环形弹簧结构1包括多个单胞11，多个单胞11环绕轴线相互连接形成环形弹簧结构1，单胞11包括n条带形结构111，带形结构111具有相对的第一表面11d与第二表面11e，带形结构111包括相互连接的第一单元111a与第二单元111b，第一单元111a与第二单元111b在连接处共用一条第一弯折边111c，第一单元111a与第二单元111b沿第一弯折边111c相互弯折连接，带形结构111的第一表面11d相向设置，使得带形结构111在第一弯折边111c处能够受力后发生弯折变形。第一单元111a与第二单元111b的形状相同且为正2n边形，使得带形结构111在受力后能够较为均匀的发生变形。第一单元111a包括与第一弯折边111c平行设置的第一连接边111d，第二单元111b包括与第一弯折边111c平行设置的第二连接边111e，在相邻两个单胞11中的其中一者的第i条带形结构111的第一连接边111d与另一者的第i条带形结构111的第二连接边111e连接，以实现多个单胞11能够沿轴线环绕连接。环形弹簧结构1沿轴线方向Z可翻转设置，在相邻两个单胞11中的第一连接边111d与第二连接边111e的连接处的第一单元111a与第二单元111b弯折设置以形成第二弯折边111h。在相邻两个单胞11中，两条相连的第i条带形结构111在第一弯折边111c处的弯折方向相同，两条相连的第i条带形结构111在第二弯折边111h处的弯折方向与在第一弯折边111c处的弯折方向相反，使得环形弹簧结构1可通过翻转来实现稳态的切换。并且，当环形弹簧结构1进行翻转时，各条带形结构111的第一弯折边111c以及第二弯折边111h能够交替的朝向轴线。第一单元111a还包括连接于第一弯折边111c与第一连接边111d间的n-1对互相平行的第一侧边111f与第二侧边111g。在单胞11中，第1条至第n-1条带形结构111的第一弯折边111c分别与第n条带形结构111的第1条至第n-1条第一侧边111f接触连接。在单胞11的环绕方向R上依次设置有第1条至第n条带形结构111的第一单元111a以形成第一叠加部11a，在环绕方向R上还依次设置有第1条至第n条带形结构111的第二单元111b以形成第二叠加部11b，在环绕方向R上第一叠加部11a与第二叠加部11b依次设置，使得环形弹簧结构1在进行翻转时能够具有2n个稳态，也使得环形弹簧结构1具有2n类腔室112，单胞11中的第j条带形结构111的第一表面11d与第j+1条带形结构111的第二表面11e围合形成第j类腔室112，单胞11中第n条带形结构111的第一表面11d与第1条带形结构111的第一表面11d围合形成第n类腔室112，单胞11中的第j条带形结构111的第二表面11e与第j+1条带形结构111的第一表面11d围合形成第n+j类腔室112，两个相邻的单胞11间相对的两个第二表面11e围合形成第2n类腔室112。当环形弹簧结构1进行翻转时环形弹簧结构1的稳态以及各类腔室112的状态会发生相应的变化，当环形弹簧结构1处于第k个稳态时，第k条带形结构111的第一弯折边111c朝向轴线，第k类腔室112至第k+n-1类所述腔室112处于打开状态，其余腔室112处于闭合状态，当环形弹簧结构1处于第n+q个稳态时，第q条带形结构111的第二弯折边111h朝向轴线，第q类腔室112至第q+n-1类腔室112处于闭合状态，其余腔室112处于打开状态，其中，n为大于或等于2的正整数，i、k和q为大于或等于1且小于或等于n正整数，j为大于或等于1且小于n的正整数，从而使得环形弹簧结构1具有至少4种稳态，且使得环形弹簧结构1在具有单自由度的特性的同时还具有多稳态的特性。

在本实施例中，环形弹簧结构1可在外力的作用下沿轴线产生翻转运动。当环形弹簧结构1进行一次翻转运动时，当环形弹簧结构1沿某一方向进行翻转时，环形弹簧结构1可以从第g个稳态切换至第g+1个稳态，环形弹簧结构1也可以从第2n个稳态直接切换至第1个稳态。当环形弹簧结构1沿另一方向进行翻转时，环形弹簧结构1可以从第g+1个稳态切换至第g个稳态，环形弹簧结构1也可以从第1个稳态直接切换至第2n个稳态。

假设所有的第一弯折边111c与第二弯折边111h在环形弹簧结构1沿轴线进行翻转运动过程中不发生变形，环形弹簧结构1的各个第一弯折边111c与各个第二弯折边111h处具有弯折折叠能量，环形弹簧结构1的各个第一单元111a与各个第二单元111b具有弯曲能量。当环形弹簧结构1受外力的作用沿轴线进行翻转运动时，可以通过对环形弹簧结构1的弯折折叠能量与弯曲能量进行分析，能够得出当环形弹簧结构1的第一单元111a与第二单元111b为正2n边形时，环形弹簧结构1在一个运动周期内存在2n个稳态，并且从一个稳态切换至另一个稳态时需要越过一个能量势垒，使得环形弹簧结构1在稳态的切换过程中，即环形弹簧结构1沿轴线产生翻转运动时，首先需要施加外力以越过能量势垒，当外力做的功足以越过能量势垒后，环形弹簧结构1将会自动翻转至下一个稳态。

在一些实施例中，第一单元111a与第二单元111b沿第一弯折边111c相互弯折连接以使带形结构111的第一表面11d相向设置，可以指的是第一单元111a与第二单元111b沿第一弯折边111c相互弯折连接以使得第一单元111a的第一表面11d与第二单元111b的第一表面11d相向设置。

在一些实施例中，两条相连的第i条带形结构111在第二弯折边111h处的弯折方向与在第一弯折边111c处的弯折方向相反，可以指的是两条相连的第i条带形结构111在第二弯折边111h处两侧的第一单元111a与第二单元111b的第二表面11e相向设置。

在一些实施例中，单胞11中的第1条至第n-1条带形结构111的第一弯折边111c分别与第n条带形结构111的第1条至第n-1条第一侧边111f的接触连接，可以指的是单胞11中的第n条带形结构111的第1条至第n-1条第一侧边111f分别被第1条至第n-1条带形结构111的第一弯折边111c两侧的第一单元111a与第二单元111b所包裹。

可选地，单胞11中的第1条至第n-1条带形结构111的第一弯折边111c分别与第n条带形结构111的第1条至第n-1条第一侧边111f的接触连接并不为固定连接，在环绕弹簧结构进行沿轴线的翻转运动时，即环绕弹簧结构的稳态发生切换时，带形结构111可能产生弯曲变形，以使得单胞11中的第1条至第n-1条带形结构111的第一弯折边111c分别与第n条带形结构111的第1条至第n-1条第一侧边111f之间可能存在一定的相对位移。

由于单胞11中的第一叠加部11a与第二叠加部11b在环绕方向R上依次设置，使得一条带形结构111的第一单元111a与第二单元111b间包裹有其余带形结构111的第一单元111a或第二单元111b。例如，第1条带形结构111的第一单元111a与第二单元111b间依次包裹有第2条至第n条带形结构111的第1单元。又例如，第2条带形结构111的第一单元111a与第二单元111b间依次包裹有第3条至第n条带形结构111的第1单元以及第1条带形结构111的第二单元111b。

在一些实施例中，由于多个单胞11环绕轴线相互连接，使得相邻的两个单胞11在环绕方向R上依次设置有其中一者的第一叠加部11a与第二叠加部11b以及另一者的第一叠加部11a与第二叠加部11b，从而使得在相邻两个单胞11中的第二弯折边111h处两侧的第一单元111a与第二单元111b间包裹有其他第二弯折边111h处两侧的第一单元111a或第二单元111b。例如，在相邻两个单胞11中的其中第一者的第1条带形结构111与第二者的第1条带形结构111连接处的第二弯折边111h的两侧的第一单元111a与第二的单元间依次包裹有第一者的第2条至第n条带形结构111的第二单元111b。又例如，在相邻两个单胞11中的其中第一者的第2条带形结构111与第二者的第2条带形结构111连接处的第二弯折边111h的两侧的第一单元111a与第二的单元间依次包裹有第一者的第3条至第n条带形结构111的第二单元111b以及第二者的第1条带形结构111的第一单元111a。

如图6所示，在一些实施例中，在相邻两个单胞11中，两条相连的第2条带形结构111的第二弯折边111h至两条相连的第n条带形结构111的第二弯折边111h，分别与两条相连的第1条带形结构111的第二弯折边111h一侧的第一单元111a的第1条至第n-1条第一侧边111f接触连接。

在一些实施例中，两条相连的第2条带形结构111的第二弯折边111h至两条相连的第n条带形结构111的第二弯折边111h，分别与两条相连的第1条带形结构111的第二弯折边111h一侧的第一单元111a的第1条至第n-1条第一侧边111f接触连接，可以指的是两条相连的第1条带形结构111的第二弯折边111h一侧的第一单元111a的第1条至第n-1条第一侧边111f分别被两条相连的第2条带形结构111的第二弯折边111h至两条相连的第n条带形结构111的第二弯折边111h两侧的第一单元111a与第二单元111b所包裹。

可选地，上述的接触连接并不为固定连接，在环绕弹簧结构进行沿轴线的翻转运动时，即环绕弹簧结构的稳态发生切换时，带形结构111可能产生弯曲变形，以使得两条相连的第2条带形结构111的第二弯折边111h至两条相连的第n条带形结构111的第二弯折边111h分别与两条相连的第1条带形结构111的第二弯折边111h一侧的第一单元111a的第1条至第n-1条第一侧边111f之间可能存在一定的相对位移。

本申请对单胞11的数量不做限定，若设置较多数量的单胞11，能够使得环形弹簧结构1在沿轴线进行翻转运动时，各单胞11中的带形结构111不易产生过度的形变程度。

在一些实施例中，单胞11数量大于或等于9个。通过在环形弹簧结构1中设置大于或等于9个的单胞11，使得各个环绕轴线相互连接的单胞11在进行稳态的转换时，即环形弹簧结构1在沿轴线进行翻转运动时，各个单胞11中的带形结构111产生的形变程度能够较小，从而使得带形结构111不易因为形变过度而产生破坏。

在一些实施例中，带形结构111的材料为弹性材料。通过设置带形结构111的材料为弹性材料，使得带形结构111能够发生一定程度的形变以支持环形弹簧结构1进行翻转运动。

在一些实施例中，带形结构111的材料为纸板或塑料板中的至少一种。纸板和塑料板具有较好的弹性且具有一定的结构强度。

可选地，带形结构111的材料可以为聚氯乙烯板或聚碳酸酯板中的至少一种。

如图2与图3所示，在一些实施例中，第一弯折边111c上设置有沿第一弯折边111c延伸方向延伸的第一让位槽113。通过设置沿第一弯折边111c延伸方向延伸的第一让位槽113，能够使得第一弯折边111c具有较好的弯折性能，便于环形弹簧结构1在切换稳态时第一弯折边111c处弯折角度的变化。

在一些实施例中，第一弯折边111c上可以设置多个第一让位槽113。可选地，让位槽为通孔，多个第一让位槽113可以等间隔设置。

在一些实施例中，可通过对第一弯折边111c进行激光打孔以制得第一让位槽113。

在一些实施例中，第二弯折边111h上设置有沿第二弯折边111h延伸方向延伸的第二让位槽(图中未示出)。通过设置沿第二弯折边111h延伸方向延伸的第二让位槽，能够使得第二弯折边111h具有较好的弯折性能，便于环形弹簧结构1在切换稳态时第二弯折边111h处弯折角度的变化。

在一些实施例中，第二让位槽的形状和数量可以与第一让位槽113相同。可选地，第二弯折边111h上可以设置多个第二让位槽。可选地，第二让位槽为通孔，多个第二让位槽可以等间隔设置。

在一些实施例中，可通过对第二弯折边111h进行激光打孔以制得第二让位槽。

图11为本申请另一些实施例的n为2时的环形弹簧结构1的结构示意图。

如图1、图2、图4、图6至图11所示，在一些实施例中，n为2，单胞11包括2条带形结构111，2条带形结构111分别为第1条四边带形结构111i和第2条四边带形结构111i，第一单元111a与第二单元111b的形状为正四边形(即正方形)，第一单元111a具有1对相互平行的第一侧边111f与第二侧边111g；在单胞11中，第1条四边带形结构111i的第一弯折边111c与第2条四边带形结构111i的第一侧边111f接触连接；在单胞11中，在第1条四边带形结构111i的第一单元111a沿环绕方向R的一侧依次设置有第2条四边带形结构111i的第一单元111a、第1条四边带形结构111i的第二单元111b以及第2条四边带形结构111i的第二单元111b；在相邻两个单胞11中的其中一者的第1条四边带形结构111i的第一连接边111d与另一者的第1条四边带形结构111i的第二连接边111e连接，在相邻两个单胞11中的其中一者的第2条四边带形结构111i的第一连接边111d与另一者的第2条四边带形结构111i的第二连接边111e连接，在第一连接边111d与第二连接边111e的连接处的第一单元111a与第二单元111b弯折设置以形成第二弯折边111h。其中，环形弹簧结构1在进行翻转时具有4个稳态，当环形弹簧结构1处于第1个稳态时，第1条四边带形结构111i的第一弯折边111c朝向轴线，当环形弹簧结构1处于第2个稳态时，第2条四边带形结构111i的第一弯折边111c朝向轴线，当环形弹簧结构1处于第3个稳态时，第1条四边带形结构111i的第二弯折边111h朝向轴线，当环形弹簧结构1处于第4个稳态时，第2条四边带形结构111i的第二弯折边111h朝向轴线。

在本实施例中，环形弹簧结构1具有4类腔室112，单胞11中的第1条四边带形结构111i的第一表面11d与第2条四边带形结构111i的第二表面11e围合形成第1类腔室112，单胞11中第2条四边带形结构111i的第一表面11d与第1条四边带形结构111i的第一表面11d围合形成第2类腔室112，单胞11中的第1条四边带形结构111i的第二表面11e与第2条四边带形结构111i的第一表面11d围合形成第3类腔室112，两个相邻的单胞11间相对的两个第二表面11e围合形成第4类腔室112，环形弹簧结构1在进行翻转时具有4个稳态，当环形弹簧结构1处于第1个稳态时，第1条四边带形结构111i的第一弯折边111c朝向轴线，第1类腔室112与第2类腔室112处于打开状态，第3类腔室112与第4类腔室112处于闭合状态，当环形弹簧结构1处于第2个稳态时，第2条四边带形结构111i的第一弯折边111c朝向轴线，第2类腔室112与第3类腔室112处于打开状态，第1类腔室112与第4类腔室112处于闭合状态，当环形弹簧结构1处于第3个稳态时，第1条四边带形结构111i的第二弯折边111h朝向轴线，第3类腔室112与第4类腔室112处于打开状态，第1类腔室112与第2类腔室112处于闭合状态，当环形弹簧结构1处于第4个稳态时，第2条四边带形结构111i的第二弯折边111h朝向轴线，第1类腔室112与第4类腔室112处于打开状态，第2类腔室112与第3类腔室112处于闭合状态。

如图11所示，在一些实施例中，当n为2时，可采用简化的刚性折板力学模型对环形弹簧结构1的各个第一弯折边111c与各个第二弯折边111h处所具有的弯折折叠能量以及各个第一单元111a与各个第二单元111b所具有的弯曲能量进行分析。其中，OO₁为第1条带形结构111的第一弯折边111c，O₁O₃为第2条带形结构111的第一弯折边111c，O₄O₆为第1条带形结构111的第二弯折边111h，OO₆为第2条带形结构111的第二弯折边111h，OO₁O₄O₆为第1条带形结构111的第一单元111a，OO₁O₃O₆为第2条带形结构111的第一单元111a，OO₁O₃O₅为该处腔室112处于闭合状态时相互贴合的第1条带形结构111的第二单元111b和第2条带形结构111的第二单元111b。OO₁、O₁O₃、O₄O₆和OO₆的弯折折叠能量U_F为：

其中p代表结构单胞11数量，k_F为单位长度第一弯折边111c与第二弯折边111h的折痕的刚度，

分别对应OO₁、O₁O₃、O₄O₆和OO₆的折角，

分别为：

其中t_m代表方向向量

由于可以将正方形面板的弯曲近似为两个刚性三角形面板沿着对角线的折叠，因此，OO₁O₄O₆、OO₁O₃O₆、OO₁O₃O₅的弯曲能量U_B为：

其中，k_B为单位长度弯曲折痕的刚度，ω₁、ω₂、ω₃和ω₄分别为第1条带形结构111的第一单元111a、第2条带形结构111的第一单元111a、第1条带形结构111的第二单元111b和第2条带形结构111的第二单元111b的弯折角，ω₁、ω₂、ω₃和ω₄分别为：

ω₁＝∠(O₁-OO₄-O₆)＝arccos((t₄×t₁)·(t₆×t₄))；

ω₂＝∠(O₁-OO₃-O₆)＝arccos((t₃×t₁)·(t₆×t₃))；

ω₃＝ω₄＝∠(O₁-OO₃-O₅)＝arccos((t₃×t₁)·(t₅×t₃))。

通过分析上述多个关系式，可以得出当环形弹簧结构1的第一单元111a与第二单元111b为正四边形时，环形弹簧结构1在一个运动周期内存在4个稳态，环形弹簧结构1可在外力的作用下沿轴线产生翻转运动，以使得环形弹簧结构1在4个稳态中进行切换。

如图3与图5所示，在一些实施例中，n为3，单胞11包括3条带形结构111，3条带形结构111分别为第1条六边带形结构111j、第2条六边带形结构111j和第3条六边带形结构111j，带形结构111包括形状为正六边形的第一单元111a与第二单元111b，第一单元111a具有2对相互平行的第一侧边111f与第二侧边111g，在从第一连接边111d连接至第一弯折边111c的方向上依次连接有第1条第一侧边111f至第2条第一侧边111f；在单胞11中，第1条六边带形结构111j的第一弯折边111c与第3条六边带形结构111j中的第1条第一侧边111f接触连接，第2条六边带形结构111j的第一弯折边111c与第3条六边带形结构111j中的第2条第一侧边111f接触连接；在单胞11中，在第1条六边带形结构111j的第一单元111a沿环绕方向R的一侧依次设置有第2条六边带形结构111j的第一单元111a、第3条六边带形结构111j的第一单元111a、第1条六边带形结构111j的第二单元111b、第2条六边带形结构111j的第二单元111b以及第3条六边带形结构111j的第二单元111b；在相邻两个单胞11中的其中一者的第1条六边带形结构111j的第一连接边111d与另一者的第1条六边带形结构111j的第二连接边111e连接，在相邻两个单胞11中的其中一者的第2条六边带形结构111j的第一连接边111d与另一者的第2条六边带形结构111j的第二连接边111e连接，在相邻两个单胞11中的其中一者的第3条六边带形结构111j的第一连接边111d与另一者的第3条六边带形结构111j的第二连接边111e连接，在第一连接边111d与第二连接边111e的连接处的第一单元111a与第二单元111b弯折设置以形成第二弯折边111h，其中，环形弹簧结构1在进行翻转时具有6个稳态，当环形弹簧结构1处于第1个稳态时，第1条六边带形结构111j的第一弯折边111c朝向轴线，当环形弹簧结构1处于第2个稳态时，第2条六边带形结构111j的第一弯折边111c朝向轴线，当环形弹簧结构1处于第3个稳态时，第3条六边带形结构111j的第一弯折边111c朝向轴线，当环形弹簧结构1处于第4个稳态时，第1条六边带形结构111j的第二弯折边111h朝向轴线，当环形弹簧结构1处于第5个稳态时，第2条六边带形结构111j的第二弯折边111h朝向轴线，当环形弹簧结构1处于第6个稳态时，第3条六边带形结构111j的第二弯折边111h朝向轴线。

在本实施例中，环形弹簧结构1具有6类腔室112，单胞11中的第1条六边带形结构111j的第一表面11d与第2条六边带形结构111j的第二表面11e围合形成第1类腔室112，单胞11中的第2条六边带形结构111j的第一表面11d与第3条六边带形结构111j的第二表面11e围合形成第2类腔室112，单胞11中第3条六边带形结构111j的第一表面11d与第1条六边带形结构111j的第一表面11d围合形成第3类腔室112，单胞11中的第1条六边带形结构111j的第二表面11e与第2条六边带形结构111j的第一表面11d围合形成第4类腔室112，单胞11中的第2条六边带形结构111j的第二表面11e与第3条六边带形结构111j的第一表面11d围合形成第5类腔室112，两个相邻的单胞11间相对的两个第二表面11e围合形成第6类腔室112，环形弹簧结构1在进行翻转时具有6个稳态，当环形弹簧结构1处于第1个稳态时，第1条六边带形结构111j的第一弯折边111c朝向轴线，第1类腔室112、第2类腔室112以及第3类腔室112处于打开状态，第4类腔室112、第5类腔室112以及第6类腔室112处于闭合状态，当环形弹簧结构1处于第2个稳态时，第2条六边带形结构111j的第一弯折边111c朝向轴线，第2类腔室112、第3类腔室112以及第4类腔室112处于打开状态，第1类腔室112、第5类腔室112以及第6类腔室112处于闭合状态，当环形弹簧结构1处于第3个稳态时，第3条六边带形结构111j的第一弯折边111c朝向轴线，第3类腔室112、第4类腔室112以及第5类腔室112处于打开状态，第1类腔室112、第2类腔室112以及第6类腔室112处于闭合状态，当环形弹簧结构1处于第4个稳态时，第1条六边带形结构111j的第二弯折边111h朝向轴线，第4类腔室112、第5类腔室112以及第6类腔室112处于打开状态，第1类腔室112、第2类腔室112以及第3类腔室112处于闭合状态，当环形弹簧结构1处于第5个稳态时，第2条六边带形结构111j的第二弯折边111h朝向轴线，第5类腔室112、第6类腔室112以及第1类腔室112处于打开状态，第2类腔室112、第3类腔室112以及第4类腔室112处于闭合状态，当环形弹簧结构1处于第6个稳态时，第3条六边带形结构111j的第二弯折边111h朝向轴线，第6类腔室112、第1类腔室112以及第2类腔室112处于打开状态，第3类腔室112、第4类腔室112以及第5类腔室112处于闭合状态。

在一些实施例中，可通过如n为2时的环形弹簧结构1的弯折折叠能量与弯曲能量的类似的分析方法，对n为6时的环形弹簧结构1的弯折折叠能量与弯曲能量进行分析，能够得出当环形弹簧结构1的第一单元111a与第二单元111b为正六边形时，环形弹簧结构1在一个运动周期内存在6个稳态，环形弹簧结构1可在外力的作用下沿轴线产生翻转运动，以使得环形弹簧结构1在6个稳态中进行切换。

图12为本申请一些实施例的成型方法的示意性流程图。

如图12所示，根据本申请的一些实施例，本申请还提供了一种环形弹簧结构1的成型方法，成型方法包括：

步骤1：带形结构111具有相对的第一表面11d与第二表面11e，将n条带形结构111进行弯折处理以形成第一弯折边111c以及位于第一弯折边111c两侧的第一单元111a与第二单元111b，带形结构111的第一表面11d相向设置，第一单元111a和第二单元111b均呈正2n边形，第一单元111a包括与第一弯折边111c平行设置的第一连接边111d，第一单元111a还包括连接于第一弯折边111c与第一连接边111d间的n-1对互相平行的第一侧边111f与第二侧边111g，第一侧边111f与第二侧边111g分设于第一弯折边111c的两端，在从第一连接边111d连接至第一弯折边111c的方向上依次连接有第1条第一侧边111f至第n-1条第一侧边111f，n为大于或等于2的正整数。

步骤2：将第1条至第n条带形结构111的第一单元111a依次叠加放置形成第一叠加部11a，且第1条至第n-1条带形结构111的第一弯折边111c分别与第n条带形结构111的第一条至第n-1条第一侧边111f接触连接。

步骤3：依次将第1条至第n条带形结构111的第二单元111b弯折至第一叠加部11a之上以形成第二叠加部11b，第一叠加部11a和第二叠加部11b组合形成单胞11。

步骤4：将多个单胞11沿环绕轴线相互连接形成环形弹簧结构1，其中，在相邻两个单胞11中的其中一者的第i条带形结构111的第一连接边111d与另一者的第i条带形结构111的第二连接边111e连接，在第一连接边111d与第二连接边111e的连接处的第一单元111a与第二单元111b弯折设置以形成第二弯折边111h。

步骤5：在相邻两个单胞11中，两条相连的第i条带形结构111在第一弯折边111c处的弯折方向相同，两条相连的第i条带形结构111在第二弯折边111h处的弯折方向与在第一弯折边111c处的弯折方向相反，i为大于或等于1且小于或等于n正整数。

图13为本申请另一些实施例的成型方法的示意性流程图。

如图13所示，在一些实施例中，在步骤4中：在多个相邻的单胞11中的其中一者的第i条带形结构111与另一者的第i条带形结构111一体成型设置，在相邻两个单胞11中的其中一者的第i条带形结构111的第一连接边111d与另一者的第i条带形结构111的第二连接边111e相互连接并相互复用。

可选地，在多个相邻的单胞11中的其中一者的第i条带形结构111与另一者的第i条带形结构111一体成型设置，可以指的是各个单胞11中的第i条带形结构111可一体成型为带形长条结构11c，即带形长条结构11c由p个第i条带形结构111相连形成，以使得环形弹簧由n条带形长条结构11c组成，p为大于或等于2的正整数。

图14为本申请一些实施例的n为2时的带形长条结构11c的弯折示意性流程图。

如图14所示，在一些实施例中，带形长条结构11c的条数为2条，可将带形长条结构11c进行弯折处理以形成相互平行并沿带形长条结构11c的延伸方向交替分布的p条第一弯折边111c与p条第二弯折边111h，以及位于第一弯折边111c和第二弯折边111h两侧的第一单元111a与第二单元111b，其中，第一弯折边111c两侧的第一单元111a与第二单元111b的弯折方向与第二弯折边111h两侧的第一单元111a与第二单元111b的弯折方向相反，第一弯折边111c两侧的第一单元111a与第二单元111b形成带形结构111；将第1条至第2条带形长条结构11c中靠近第1条第一弯折边111c的一端的第一单元111a进行依次叠加放置，以形成第1个第一叠加部11a，并将第1条带形长条结构11c的第1条第一弯折边111c与第2条带形长条结构11c的第1条第一弯折边111c一侧的第1条第一侧边111f重合设置；通过在第1个第一叠加部11a上沿第1条至第2条带形长条结构11c的第1条第一弯折边111c依次弯折第1条至第2条带形长条结构11c以形成第1个第二叠加部11b，第1个第一叠加部11a与第1个第二叠加部11b形成第1个单胞11；在第1个第二叠加部11b上沿第1条至第2条带形长条结构11c的第1条第二弯折边111h依次弯折第1条至第2条带形长条结构11c以形成第2个第一叠加部11a；在第2个第一叠加部11a上沿第1条至第2条带形长条结构11c的第2条第一弯折边111c依次弯折第1条至第2条带形长条结构11c以形成第2个第二叠加部11b；根据在已经形成的第u个第二叠加部11b上沿第1条至第2条带形长条结构11c的第u条第二弯折边111h依次弯折第1条至第2条带形长条结构11c以形成第u+1个第一叠加部11a，并在已经形成的第u+1个第一叠加部11a上沿第1条至第2条带形长条结构11c的第u+1条第一弯折边111c依次弯折第1条至第n条带形长条结构11c以形成第u+1个第二叠加部11b的弯折规律，依次弯折剩余的第一弯折边111c与第二弯折边111h以形成互相连接的p个单胞11，其中，u大于等于2且小于等于p-1；将第1个单胞11的第1条至第2条第一连接边111d分别连接至第p个单胞11的第1条至第2条第二连接边111e以形成新的第二弯折边111h，各个相连的单胞11环绕形成环形弹簧结构1。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种环形弹簧结构，其特征在于，包括多个单胞，多个所述单胞环绕轴线相互连接形成所述环形弹簧结构，所述环形弹簧结构沿所述轴线方向可翻转设置，所述单胞包括n条带形结构；

所述带形结构具有相对的第一表面与第二表面，所述带形结构包括形状相同且相互连接的第一单元与第二单元，所述第一单元与所述第二单元的形状为正2n边形，所述第一单元与所述第二单元在连接处共用一条第一弯折边，所述第一单元与所述第二单元沿所述第一弯折边相互弯折连接，以使所述带形结构的所述第一表面相向设置；

所述第一单元包括与所述第一弯折边平行设置的第一连接边，所述第一单元还包括连接于所述第一弯折边与所述第一连接边间的n-1对互相平行的第一侧边与第二侧边，所述第一侧边与所述第二侧边分设于所述第一弯折边的两端，在从所述第一连接边连接至所述第一弯折边的方向上依次连接有第1条所述第一侧边至第n-1条第一侧边；

所述第二单元包括与所述第一弯折边平行设置的第二连接边；

在所述单胞中，第1条至第n-1条所述带形结构的所述第一弯折边分别与第n条所述带形结构的第1条至第n-1条所述第一侧边接触连接；

在所述单胞中，在所述单胞的环绕方向上依次设置有第1条至第n条所述带形结构的所述第一单元以形成第一叠加部，在所述环绕方向上还依次设置有第1条至第n条所述带形结构的所述第二单元以形成第二叠加部，在所述环绕方向上所述第一叠加部与第二叠加部依次设置；

在相邻两个所述单胞中的其中一者的第i条所述带形结构的所述第一连接边与另一者的第i条所述带形结构的所述第二连接边连接，在所述第一连接边与所述第二连接边的连接处的所述第一单元与所述第二单元弯折设置以形成第二弯折边；

在相邻两个所述单胞中，两条相连的第i条所述带形结构在所述第一弯折边处的弯折方向相同，两条相连的第i条所述带形结构在所述第二弯折边处的弯折方向与在所述第一弯折边处的弯折方向相反，

其中，n为大于或等于2的正整数，i为大于或等于1且小于或等于n的正整数。

2.根据权利要求1所述的环形弹簧结构，其特征在于，

在相邻两个所述单胞中，两条相连的第2条所述带形结构的所述第二弯折边至两条相连的第n条所述带形结构的所述第二弯折边分别与两条相连的第1条所述带形结构的第二弯折边一侧的第一单元的第1条至第n-1条所述第一侧边接触连接。

3.根据权利要求1所述的环形弹簧结构，其特征在于，所述单胞数量大于或等于9个。

4.根据权利要求1所述的环形弹簧结构，其特征在于，所述带形结构的材料为弹性材料。

5.根据权利要求4所述的环形弹簧结构，其特征在于，所述带形结构的材料为纸板或塑料板中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的环形弹簧结构，其特征在于，所述第一弯折边上设置有沿所述第一弯折边延伸方向延伸的第一让位槽。

7.根据权利要求1所述的环形弹簧结构，其特征在于，所述第二弯折边上设置有沿所述第二弯折边延伸方向延伸的第二让位槽。

8.根据权利要求1至7任一项所述的环形弹簧结构，其特征在于，所述n为2，所述单胞包括2条所述带形结构，2条所述带形结构分别为第1条四边带形结构和第2条四边带形结构，

所述第一单元与所述第二单元的形状为正四边形，所述第一单元具有1对相互平行的所述第一侧边与所述第二侧边；

在所述单胞中，所述第1条四边带形结构的所述第一弯折边与所述第2条四边带形结构的所述第一侧边接触连接；

在所述单胞中，在所述第1条四边带形结构的所述第一单元沿所述环绕方向的一侧依次设置有所述第2条四边带形结构的所述第一单元、所述第1条四边带形结构的所述第二单元以及所述第2条四边带形结构的所述第二单元；

在相邻两个所述单胞中的其中一者的所述第1条四边带形结构的所述第一连接边与另一者的所述第1条四边带形结构的所述第二连接边连接，在相邻两个所述单胞中的其中一者的所述第2条四边带形结构的所述第一连接边与另一者的所述第2条四边带形结构的所述第二连接边连接，在所述第一连接边与所述第二连接边的连接处的所述第一单元与所述第二单元弯折设置以形成第二弯折边，

其中，所述环形弹簧结构在进行翻转时具有4个稳态，当所述环形弹簧结构处于第1个所述稳态时，所述第1条四边带形结构的所述第一弯折边朝向所述轴线，当所述环形弹簧结构处于第2个所述稳态时，所述第2条四边带形结构的所述第一弯折边朝向所述轴线，当所述环形弹簧结构处于第3个所述稳态时，所述第1条四边带形结构的所述第二弯折边朝向所述轴线，当所述环形弹簧结构处于第4个所述稳态时，所述第2条四边带形结构的所述第二弯折边朝向所述轴线。

9.根据权利要求1至7任一项所述的环形弹簧结构，其特征在于，所述n为3，所述单胞包括3条所述带形结构，3条所述带形结构分别为第1条六边带形结构、第2条六边带形结构和第3条六边带形结构，

所述带形结构包括形状为正六边形的所述第一单元与所述第二单元，所述第一单元具有2对相互平行的所述第一侧边与所述第二侧边，在从所述第一连接边连接至所述第一弯折边的方向上依次连接有第1条所述第一侧边至第2条所述第一侧边；

在所述单胞中，所述第1条六边带形结构的所述第一弯折边与所述第3条六边带形结构中的第1条所述第一侧边接触连接，所述第2条六边带形结构的所述第一弯折边与所述第3条六边带形结构中的第2条所述第一侧边接触连接；

在所述单胞中，在所述第1条六边带形结构的所述第一单元沿所述环绕方向的一侧依次设置有所述第2条六边带形结构的所述第一单元、所述第3条六边带形结构的所述第一单元、所述第1条六边带形结构的所述第二单元、所述第2条六边带形结构的所述第二单元以及所述第3条六边带形结构的所述第二单元；

在相邻两个所述单胞中的其中一者的所述第1条六边带形结构的所述第一连接边与另一者的所述第1条六边带形结构的所述第二连接边连接，在相邻两个所述单胞中的其中一者的所述第2条六边带形结构的所述第一连接边与另一者的所述第2条六边带形结构的所述第二连接边连接，在相邻两个所述单胞中的其中一者的所述第3条六边带形结构的所述第一连接边与另一者的所述第3条六边带形结构的所述第二连接边连接，在所述第一连接边与所述第二连接边的连接处的所述第一单元与所述第二单元弯折设置以形成所述第二弯折边，

其中，所述环形弹簧结构在进行翻转时具有6个稳态，当所述环形弹簧结构处于第1个所述稳态时，所述第1条六边带形结构的所述第一弯折边朝向所述轴线，当所述环形弹簧结构处于第2个所述稳态时，所述第2条六边带形结构的所述第一弯折边朝向所述轴线，当所述环形弹簧结构处于第3个所述稳态时，所述第3条六边带形结构的所述第一弯折边朝向所述轴线，当所述环形弹簧结构处于第4个所述稳态时，所述第1条六边带形结构的所述第二弯折边朝向所述轴线，当所述环形弹簧结构处于第5个所述稳态时，所述第2条六边带形结构的所述第二弯折边朝向所述轴线，当所述环形弹簧结构处于第6个所述稳态时，所述第3条六边带形结构的所述第二弯折边朝向所述轴线。

10.一种环形弹簧结构的成型方法，其特征在于，包括：

带形结构具有相对的第一表面与第二表面，将n条带形结构进行弯折处理以形成第一弯折边以及位于第一弯折边两侧的第一单元与第二单元，所述带形结构的所述第一表面相向设置，所述第一单元和所述第二单元均呈正2n边形，所述第一单元包括与所述第一弯折边平行设置的第一连接边，所述第一单元还包括连接于所述第一弯折边与所述第一连接边间的n-1对互相平行的第一侧边与第二侧边，所述第一侧边与所述第二侧边分设于所述第一弯折边的两端，在从所述第一连接边连接至所述第一弯折边的方向上依次连接有第1条所述第一侧边至第n-1条第一侧边；

将第1条至第n条所述带形结构的所述第一单元依次叠加放置形成第一叠加部，且第1条至第n-1条所述带形结构的所述第一弯折边分别与第n条所述带形结构的第一条至第n-1条所述第一侧边接触连接；

依次将第1条至第n条所述带形结构的所述第二单元弯折至所述第一叠加部之上以形成第二叠加部，所述第一叠加部和所述第二叠加部组合形成所述单胞；

将多个所述单胞沿环绕轴线相互连接形成所述环形弹簧结构，其中，在相邻两个所述单胞中的其中一者的第i条所述带形结构的所述第一连接边与另一者的第i条所述带形结构的所述第二连接边连接，在所述第一连接边与所述第二连接边的连接处的所述第一单元与所述第二单元弯折设置以形成第二弯折边；

在相邻两个所述单胞中，两条相连的第i条所述带形结构在所述第一弯折边处的弯折方向相同，两条相连的第i条所述带形结构在所述第二弯折边处的弯折方向与在所述第一弯折边处的弯折方向相反，n为大于或等于2的正整数，i为大于或等于1且小于或等于n正整数。

11.根据权利要求10所述的成型方法，其特征在于，在将多个所述单胞沿环绕轴线相互连接形成所述环形弹簧结构，其中，在相邻两个所述单胞中的其中一者的第i条所述带形结构的所述第一连接边与另一者的第i条所述带形结构的所述第二连接边连接，在所述第一连接边与所述第二连接边的连接处的所述第一单元与所述第二单元弯折设置以形成第二弯折边的步骤中：

在多个相邻的所述单胞中的其中一者的第i条所述带形结构与另一者的第i条所述带形结构一体成型设置，在相邻两个所述单胞中的其中一者的第i条所述带形结构的所述第一连接边与另一者的第i条所述带形结构的所述第二连接边相互连接并相互复用。

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