專利名稱：離散點(diǎn)系吻合滾動(dòng)結(jié)構(gòu)的制作方法
本申請(qǐng)涉及一種由兩個(gè)元件組成的特殊的傳動(dòng)裝置即機(jī)構(gòu)(如國際分類F16H35/00)，也可理解為一種特殊的運(yùn)動(dòng)副即某種意義上的軸承(如國際分類F16C 32/00)。
在一般的由兩個(gè)元件組成的機(jī)構(gòu)中，或在一般的軸承中，兩個(gè)元件保持一定的轉(zhuǎn)動(dòng)、直移或轉(zhuǎn)動(dòng)加直移的關(guān)系，或至少是某種確定的連續(xù)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。本申請(qǐng)所涉及的結(jié)構(gòu)使兩個(gè)離散的點(diǎn)陣元件在變換接觸點(diǎn)的情況下具有一種特殊的空間多向滾動(dòng)關(guān)系。它可以應(yīng)用于玩具(如國際分類A63H 33/00)、游戲用具(如國際分類A63F 7/00)、運(yùn)動(dòng)器具(如國際分類A63B 19/00或26/00或71/00)、雜技道具(如國際分類A63J 3/00或7/00)、顯示及廣告器具(如國際分類G09F 19/02)等范圍廣泛的不同領(lǐng)域，可獲得趣味感及驚奇感，有力地吸引觀察者的視線。
本申請(qǐng)的目的是提供一種特殊的離散點(diǎn)系吻合滾動(dòng)結(jié)構(gòu)。它的一個(gè)運(yùn)動(dòng)元件在一個(gè)基底元件上運(yùn)動(dòng)。兩元件都只有有限個(gè)離散的點(diǎn)可以組成互相接觸的點(diǎn)偶，在運(yùn)動(dòng)過程中必須使兩元件上將要互相接觸的點(diǎn)偶互相對(duì)準(zhǔn)，方能使運(yùn)動(dòng)正常地順利進(jìn)行。它在形象上類似于中國武術(shù)的“走梅花樁”。在梅花樁上，練武人的腳必須踩準(zhǔn)樁的端部，才能避免失足摔落。本滾動(dòng)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)元件與梅花樁上的練武人不同的是，練武人的腳相對(duì)于人的主體是可動(dòng)的，而本滾動(dòng)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)元件上的若干支“腳”(即下述“吻點(diǎn)”)是固定地布置在運(yùn)動(dòng)元件上的。
本申請(qǐng)的目的還包括提供一種玩具和游戲用品，它有兩個(gè)基本元件，作特殊相對(duì)滾動(dòng)。
本申請(qǐng)的目的還包括提供特殊的與“虎伏”相似的器具，用于鍛煉或雜技表演。它不同于普通的虎伏，不是在平地上滾動(dòng)，而是在“梅花樁”式的垂直桿陣列或吻點(diǎn)陣列上滾動(dòng)。
本申請(qǐng)的目的還包括提供一種顯示或廣告的載體(媒體)，它的運(yùn)動(dòng)元件可以自動(dòng)地進(jìn)行特殊的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
本申請(qǐng)目的還包括提供上述運(yùn)動(dòng)元件的一種結(jié)構(gòu)，適用于大尺寸元件，在點(diǎn)陣幾何位置尺寸不變的情況下可以減少結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)采用的運(yùn)動(dòng)元件有若干個(gè)輪廓為凹窩形的吻點(diǎn)位于一個(gè)棱長為a的正二十面體的頂點(diǎn)處；基底元件有若干個(gè)輪廓為凸球形的吻點(diǎn)位于一個(gè)由眾多邊長為a的正三角形組成的平面網(wǎng)格的格點(diǎn)處；運(yùn)動(dòng)元件與基底元件的吻點(diǎn)輪廓也可作相反的安排，即運(yùn)動(dòng)元件吻點(diǎn)為凸，基底元件吻點(diǎn)為凹；凸的吻點(diǎn)與凹的吻點(diǎn)互相接觸時(shí)，可以限制相對(duì)的切向(平行于網(wǎng)格平面)運(yùn)動(dòng)，而不限制法向(垂直于網(wǎng)格平面)分離運(yùn)動(dòng)。
運(yùn)動(dòng)元件的吻點(diǎn)與基底元件的吻點(diǎn)互相接觸稱為吻合，有三種可能的吻合狀態(tài)1、運(yùn)動(dòng)元件上位于正二十面體某一個(gè)面三角形的三個(gè)頂點(diǎn)處的三個(gè)吻點(diǎn)與基底元件上位于某一三角形的三個(gè)頂點(diǎn)處的三個(gè)吻點(diǎn)分別吻合，這種三對(duì)吻點(diǎn)的吻合也可看作所對(duì)應(yīng)的一對(duì)三角形的吻合，稱為穩(wěn)定吻合狀態(tài)；2、運(yùn)動(dòng)元件上兩個(gè)相鄰吻點(diǎn)與基底元件上兩個(gè)相鄰吻點(diǎn)分別吻合，這時(shí)，兩元件可繞兩吻點(diǎn)連線相對(duì)擺動(dòng)，這種兩對(duì)吻點(diǎn)的吻合，也可看作對(duì)應(yīng)的吻點(diǎn)連線的吻合，稱為半穩(wěn)定吻合狀態(tài)；3、運(yùn)動(dòng)元件的一個(gè)吻點(diǎn)與基底元件的一個(gè)吻點(diǎn)吻合，稱為不穩(wěn)定吻合狀態(tài)。兩元件從一個(gè)穩(wěn)定吻合狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一個(gè)半穩(wěn)定吻合狀態(tài)，可以可靠地達(dá)到另一穩(wěn)定吻合狀態(tài)，而不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)元件與基底元件脫離吻合關(guān)系的情況。一連串穩(wěn)定狀態(tài)與半穩(wěn)定狀態(tài)交替相接續(xù)(穩(wěn)定—半穩(wěn)定—穩(wěn)定—半穩(wěn)定—……—穩(wěn)定)稱為一個(gè)吻合滾動(dòng)過程。如果其間由于某種原因發(fā)生持續(xù)時(shí)間過長的不穩(wěn)定吻合狀態(tài)，則兩元件不能絕對(duì)保證相關(guān)吻點(diǎn)能互相對(duì)準(zhǔn)并吻合，從而使吻合滾動(dòng)過程不能順利進(jìn)行。如果不穩(wěn)定吻合狀態(tài)存在的時(shí)間十分短暫，則吻合滾動(dòng)過程基本上順利進(jìn)行，瞬間的不穩(wěn)定狀態(tài)只是一種不重要的擾動(dòng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)建議在多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中采用帶徑向桿陣列的運(yùn)動(dòng)元件及帶垂直桿陣列的基底元件。各徑向桿位于上述正二十面體形體中心與頂點(diǎn)的連線上，各垂直桿位于網(wǎng)格格點(diǎn)處網(wǎng)格平面的法線上。徑向桿的外端及垂直桿的上端布置吻點(diǎn)輪廓。細(xì)長的桿件有助于產(chǎn)生趣味感、驚奇感及視覺吸引力。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)還提出運(yùn)動(dòng)元件可以用薄壁直管和繩索組成，適用于大尺寸結(jié)構(gòu)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1、正二十面體示意圖2A、2B及2C、正三角形平面網(wǎng)格示意圖3A、本申請(qǐng)的第一個(gè)實(shí)施例圖3B、圖3之A-A俯視4、運(yùn)動(dòng)元件結(jié)構(gòu)之一例圖5、吻點(diǎn)輪廓形狀之一例圖6A、本申請(qǐng)的第二個(gè)實(shí)施例圖6B、圖6A之OCM面剖視圖6C、圖6B之K向視6D、6E導(dǎo)軌截面形狀的其他例圖6F、第二個(gè)實(shí)施例的變型圖7、本申請(qǐng)的第三個(gè)實(shí)施例圖1示出運(yùn)動(dòng)元件的幾何基礎(chǔ)，即一個(gè)正二十面體11(以下有時(shí)簡(jiǎn)稱為“多面體”)，它有12個(gè)頂點(diǎn)A、B、…、K、L，故最多可布置12個(gè)吻點(diǎn)；有一形心O；有20個(gè)正三角形面，如ABC、FGK等；有30個(gè)長度相等的棱邊，長度為a，如AB、BC、FG、KJ等。
圖2A、2B、2C示出基底元件的幾何基礎(chǔ)，即一個(gè)由邊長為a的正三角形組成的平面網(wǎng)格。運(yùn)動(dòng)元件在基底元件上作吻合滾動(dòng)，對(duì)應(yīng)于正二十面體的一些面三角形先后與基底網(wǎng)格的一些三角形先后吻合，例如，圖1運(yùn)動(dòng)元件上的△ABC與圖2A基底元件的三角形1吻合時(shí)是一個(gè)穩(wěn)定吻合狀態(tài)；運(yùn)動(dòng)元件繞BC線擺動(dòng)是一個(gè)半穩(wěn)定吻合狀態(tài)，過渡到圖1△BCH與圖2A三角形2對(duì)齊，是又一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)；圖2A標(biāo)出了△ABC及△BCH的頂點(diǎn)A、B、C、H的落點(diǎn)位置。依此類推，產(chǎn)生一個(gè)吻合滾動(dòng)過程，圖上三角形序列1、2、3…可視作運(yùn)動(dòng)元件的一些面三角形在基底元件上留下的“軌跡”。顯然，可以有多種多樣可能的軌跡形狀。其中，圖2A三角形序列1、2、3、4、5、6是一種最緊湊的環(huán)形軌跡，這時(shí)有6個(gè)三角形組成一個(gè)6邊形；圖2B三角形1、2、3…連續(xù)到12，是一種稍大一些的環(huán)形軌跡，這時(shí)有12個(gè)三角形組成一個(gè)中空的中心對(duì)稱的6邊形，圖中網(wǎng)格交點(diǎn)處的字母A1、B1、C1、A2、B2等的意義見后面說明；圖2C三角形序列1、2、3……至7是一個(gè)直線前進(jìn)軌跡，加上三角形8至14則是180°轉(zhuǎn)彎返回。
請(qǐng)注意，吻合滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是相當(dāng)復(fù)雜的。例如，上述直線軌跡行進(jìn)運(yùn)動(dòng)似乎比較簡(jiǎn)單，其實(shí)它的運(yùn)動(dòng)過程中擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)所繞的軸線方向并不與軌跡方向正交，而是左偏30°、右偏30°、再左偏30°、再右偏30°，……。這樣的擺動(dòng)，接續(xù)起來，是運(yùn)動(dòng)元件在前進(jìn)中不斷左右搖晃，甚至產(chǎn)生某種跳動(dòng)感。梅花樁和左右晃，是本結(jié)構(gòu)產(chǎn)生趣味性的兩個(gè)重要因素，
圖3A及3B示出本申請(qǐng)的第一個(gè)實(shí)施例。它是一個(gè)玩具或游戲器具。它有運(yùn)動(dòng)元件31及基底元件即垂直桿陣列32。運(yùn)動(dòng)元件31有若干徑向桿，其結(jié)構(gòu)參見下文說明?；自腥舾纱怪睏U組成陣列32，布置在平面三角形網(wǎng)格交點(diǎn)36處。圖示垂直桿有61個(gè)，排列在六邊形區(qū)域內(nèi)，實(shí)際實(shí)施時(shí)桿的數(shù)量及排列區(qū)域形狀可以變通。垂直桿裝在底盤33上，周邊有壁34，其間有空隔37。徑向桿及垂直桿端部有吻點(diǎn)輪廓，其形狀參見下文說明。圖3A及3B結(jié)構(gòu)可采用塑料、金屬、木材等工程常用材料制成，要求有足夠的強(qiáng)度與剛度，能保持形狀尺寸的穩(wěn)定。作為玩具和游戲器具，可以有提高裝飾性、趣味性的附加結(jié)構(gòu)及表面涂復(fù)。
圖4示出運(yùn)動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)之一例。該結(jié)構(gòu)有12個(gè)徑向桿41，位于正二十面體形心與各頂點(diǎn)的連線處；桿41內(nèi)端會(huì)聚連接于核心結(jié)構(gòu)42處，外端43處即圖3之35處有吻點(diǎn)輪廓。各桿鄰近外端處有張緊的繩索44，當(dāng)元件尺寸不大時(shí)不必采用繩索結(jié)構(gòu)，例如圖3實(shí)施例中的運(yùn)動(dòng)元件可以無繩索。各桿41及核心結(jié)構(gòu)42的細(xì)節(jié)形狀尺寸按強(qiáng)度及剛度進(jìn)行選擇。結(jié)構(gòu)可以用塑料制成，如圖3A及3B玩具的運(yùn)動(dòng)元件。它也可以用薄壁金屬管材制作桿件，用其他金屬材料制作中心結(jié)構(gòu)及吻點(diǎn)結(jié)構(gòu)，用鋼絲繩作張緊繩索，利用薄壁直管較強(qiáng)的抗壓能力及鋼絲繩較強(qiáng)的抗拉能力，可以使大尺寸(如桿長1米至5米甚至更大)的運(yùn)動(dòng)元件具有很小的質(zhì)量和相當(dāng)大的吻點(diǎn)承載能力。
圖5示出吻點(diǎn)輪廓形狀之一例?；自囊粋€(gè)吻點(diǎn)結(jié)構(gòu)51的輪廓為一凸球面；運(yùn)動(dòng)元件的一個(gè)吻點(diǎn)結(jié)構(gòu)52的輪廓為一凹球面，其周邊為光滑連接的凹錐面。在兩吻點(diǎn)互相接觸時(shí)，基底元件吻點(diǎn)處平面法線L1與運(yùn)動(dòng)元件吻點(diǎn)處徑向射線(即正二十面體形心與頂點(diǎn)連線)L2之間在各種可能的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的最大夾角為37.5°，圖中示出L1的兩極限位置間的夾角為75°。因此，凹錐面的半錐角應(yīng)不小于37.5°，以免發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。在實(shí)施時(shí)，兩元件吻點(diǎn)輪廓的凹凸方向也可作相反的安排，即，運(yùn)動(dòng)元件吻點(diǎn)取凸形，基底元件吻點(diǎn)取凹形。請(qǐng)注意，圖5在繪制時(shí)為了使圖面清晰，采取運(yùn)動(dòng)元件不動(dòng)而基底元件作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的畫法，而人們?cè)谝话闱闆r下容易習(xí)慣于認(rèn)為基底元件“不動(dòng)”而運(yùn)動(dòng)元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)。此外，吻點(diǎn)輪廓顯然還可以有其他可供選擇的形狀，如凸輪廓為凸錐面，凹輪廓為圓環(huán)面，同樣具有限制切向移動(dòng)而不限制法向分離運(yùn)動(dòng)的功能(但運(yùn)動(dòng)精度稍低)。
在了解了圖3A及3B第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)、圖4運(yùn)動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)及圖5吻點(diǎn)輪廓后，就可以更清楚地理解上文所述運(yùn)動(dòng)元件與基底元件的一般運(yùn)動(dòng)關(guān)系和種種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而可以理解圖3A及3B玩具或游戲器具的如下玩耍過程手握底盤33，將運(yùn)動(dòng)元件31置于其垂直桿陣列32上，具有一個(gè)穩(wěn)定吻合狀態(tài)，然后晃動(dòng)底盤，使運(yùn)動(dòng)元件脫離該穩(wěn)定位置，進(jìn)行吻合滾動(dòng)。滾動(dòng)時(shí)的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)常常使運(yùn)動(dòng)元件具有持續(xù)時(shí)間長短不等的不穩(wěn)定吻合狀態(tài)，有時(shí)可能使應(yīng)對(duì)準(zhǔn)的凸凹吻點(diǎn)位置相錯(cuò)而使運(yùn)動(dòng)元件從“梅花樁”上摔下。玩耍者要防止這種情況，還要防止運(yùn)動(dòng)元件超出垂直桿陣列區(qū)域滾入空隔區(qū)37，所以有一定難度，從而誘發(fā)興趣。
圖3A及3B實(shí)施例可以有各種變型設(shè)計(jì)，如，基底元件無垂直桿，即取消垂直桿陣列，在底盤表面上直接布置吻點(diǎn)；又如，運(yùn)動(dòng)元件無徑向桿，令運(yùn)動(dòng)元件為球形或多面體形，在其表面上直接布置吻點(diǎn)；再如，作為游戲用具時(shí)，可以令運(yùn)動(dòng)元件整體或局部采用鋼鐵材料制成，在底盤上散布若干接近開關(guān)，運(yùn)動(dòng)元件到達(dá)各開關(guān)時(shí)，開關(guān)感應(yīng)通過電路計(jì)分(具體設(shè)計(jì)不屬于本申請(qǐng)內(nèi)容)，可以在游戲時(shí)提供勝負(fù)評(píng)價(jià)手段。
圖6A、6B、6C示出本申請(qǐng)的第二個(gè)實(shí)施例，它有一個(gè)沿封閉曲線運(yùn)動(dòng)的重錘，使運(yùn)動(dòng)元件可以無人操作自行滾動(dòng)，可用作顯示及廣告的媒體(載體)。圖6A上部為運(yùn)動(dòng)元件61，下部為基底元件即垂直桿陣列62。運(yùn)動(dòng)元件61內(nèi)部有封閉曲線導(dǎo)軌64，其上懸掛由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)65組成的重錘。運(yùn)動(dòng)元件61的主體63上向外伸出8個(gè)短徑向桿A、B、C、…H，各桿外端有吻點(diǎn)輪廓，吻點(diǎn)位置與圖1多面體頂點(diǎn)A、B、C、…H相對(duì)應(yīng)。在下文文字中，在不會(huì)引起誤會(huì)的情況下，對(duì)于桿A、B、C、…H與頂點(diǎn)A、B、C、…H不作區(qū)分，以便降低圖6A文字標(biāo)注的繁雜。垂直桿陣列62有12個(gè)垂直桿66，其布置位置相當(dāng)于圖2B網(wǎng)格中13個(gè)三角形0、1、2、………到12區(qū)域上的12個(gè)頂點(diǎn)處。
從圖6A所示位置出發(fā)，運(yùn)動(dòng)元件可以通過吻合滾動(dòng)在圖2A網(wǎng)格上產(chǎn)生由12個(gè)三角形1、2、3、……至12依序組成的軌跡。在此滾動(dòng)過程中，圖1多面體的8個(gè)棱邊AC、AD、AE、AF、BF、BG、BH、BC依序成為半穩(wěn)定吻合狀態(tài)下的擺動(dòng)軸線，8個(gè)面三角形ABC、ACD、ADE、AEF、AFB、BFG、BGH、BHC依序與上述12個(gè)三角形1、2、3……至12吻合。
導(dǎo)軌64分別通過上述8個(gè)面三角形ABC、ACD……及BHC的中部上方(以O(shè)點(diǎn)為上)。以面三角形ABC為例，它的中線CM(見圖6A)與多面體形心O可組成三角形OCM，導(dǎo)軌64穿過三角形OCM剖面處的位置在中線CM中點(diǎn)的上方。因此，重錘即驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)65沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，其質(zhì)量m1的質(zhì)心通過各面三角形ABC、ACD、……及BHC的中部上方。導(dǎo)軌64借助若干梁68(見圖6B)固定于運(yùn)動(dòng)元件的主體63。主體63的表面可以是球面形狀或其他形狀，可以用作顯示或廣告的畫面載體。運(yùn)動(dòng)元件61除驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)65以外的質(zhì)量m2應(yīng)盡量小，最好m1＞2m2。質(zhì)量m2的質(zhì)心應(yīng)盡量靠近多面體的形心O。
當(dāng)重錘即驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)65的質(zhì)心隨機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到多面體某一個(gè)面三角形例如ABC中部上方時(shí)，按靜力學(xué)的觀點(diǎn)看，運(yùn)動(dòng)元件的總質(zhì)量(m1+m2)的質(zhì)心正位于該面三角形中部上方，比m1質(zhì)心稍高一些的位置。該面三角形可以與一個(gè)網(wǎng)格三角形吻合，在重力作用下運(yùn)動(dòng)元件達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)65從圖6A位置出發(fā)沿導(dǎo)軌順時(shí)針運(yùn)動(dòng)一周的過程中，運(yùn)動(dòng)元件質(zhì)量(m1+m2)的質(zhì)心位置連續(xù)變動(dòng)，它的上述8個(gè)面三角形ABC、ACD等依序進(jìn)入穩(wěn)定吻合狀態(tài)，在平面網(wǎng)格上留下軌跡三角形1、2、3、……8。在機(jī)構(gòu)65繼續(xù)沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)半周的過程中，運(yùn)動(dòng)元件的4個(gè)三角形ABC、ACD、ADE、及AEF繼續(xù)依序第二次進(jìn)入穩(wěn)定吻合狀態(tài)，留下軌跡三角形9、10、11、及12，在平面網(wǎng)格上完成一個(gè)滾動(dòng)循環(huán)。圖2B網(wǎng)格交點(diǎn)上標(biāo)注了前一周及后續(xù)半周運(yùn)動(dòng)元件各吻點(diǎn)的落點(diǎn)位置A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1、B2、C2、A2、D2、E2、及F2。如此，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)每運(yùn)行1周半，運(yùn)動(dòng)元件完成一個(gè)滾動(dòng)循環(huán)。
如果質(zhì)量m1與m2的大小比例或質(zhì)心位置不理想，引起吻合運(yùn)動(dòng)不順利時(shí)，可通過添加配重來改進(jìn)。在這種情況下，也可以采用一種變型設(shè)計(jì)，在各徑向桿A、B、C、……H上各安裝一個(gè)電磁鐵，在導(dǎo)軌上安裝8個(gè)行程開關(guān)，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)65越過某一擺動(dòng)軸線后，對(duì)應(yīng)位置的行程開關(guān)令該擺動(dòng)軸線所在的兩徑向桿的電磁鐵充電，使之產(chǎn)生與對(duì)應(yīng)垂直桿間的吸引力，防止對(duì)應(yīng)的兩對(duì)吻合點(diǎn)偶產(chǎn)生法向分離運(yùn)動(dòng)，使吻合滾動(dòng)順利進(jìn)行。
圖6B及6C示出了重錘即驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)65的基本結(jié)構(gòu)。它由電動(dòng)機(jī)65a經(jīng)減速器65b及鏈條傳動(dòng)65c驅(qū)動(dòng)小車輪65d轉(zhuǎn)動(dòng)，使整個(gè)機(jī)構(gòu)沿導(dǎo)軌64行進(jìn)。小車輪65e是一個(gè)空轉(zhuǎn)輪，只起懸掛作用。電動(dòng)機(jī)65a及電磁鐵可以用電瓶或電池驅(qū)動(dòng)，電瓶或電池裝在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上；也可以通過電纜和常規(guī)的旋轉(zhuǎn)接頭用交流電驅(qū)動(dòng)，電纜向外引向交流電源，旋轉(zhuǎn)接頭可以避免電纜扭繞破壞。
圖6D及6E示出導(dǎo)軌64的其他截面形狀舉例。導(dǎo)軌64’及64”為圓管及工字型材，驅(qū)動(dòng)小車輪65d’及65d”為錐面輪，與圖6B相比增加了空轉(zhuǎn)小車輪65f。圖6D圓管通過短桿69與梁68連接。
圖6F示出本由請(qǐng)第二個(gè)實(shí)施例的一種變型。它的結(jié)構(gòu)及用途與圖6A相似，但用封閉曲面替換封閉曲線。其運(yùn)動(dòng)元件的主體63’有球形內(nèi)表面，在內(nèi)表面上對(duì)應(yīng)于各個(gè)吻點(diǎn)及徑向桿A、B、……處設(shè)置圓柱形止擋面A’、B’……，而其重錘是電動(dòng)的遇阻自動(dòng)換向的小車65’，小車結(jié)構(gòu)與常見玩具相同，不屬于本專利的內(nèi)容。小車65’在內(nèi)球面上運(yùn)動(dòng)，觸及止擋面A’、B’…時(shí)自動(dòng)換向，從而使重錘不會(huì)運(yùn)動(dòng)到鄰近吻點(diǎn)及徑向桿的區(qū)域，只能在對(duì)應(yīng)于各面三角形中部及各棱中部的區(qū)域運(yùn)動(dòng)。此外，垂直桿陣列周邊設(shè)置攔桿之類的止擋Q，運(yùn)動(dòng)元件觸及止擋Q時(shí)停止?jié)L動(dòng)。這時(shí)小車65’若繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，到達(dá)球面陡度很大處阻力超限，小車將自動(dòng)換向。
本申請(qǐng)的第二個(gè)實(shí)施例也可以有變型，如采用無徑向桿的運(yùn)動(dòng)元件及無垂直植的基底元件。
圖7示出本申請(qǐng)的第三個(gè)實(shí)施例，它是一個(gè)特殊的虎伏型運(yùn)動(dòng)器具或雜技表演道具。它的運(yùn)動(dòng)元件70有徑向桿71，其外端有吻點(diǎn)輪廓，它有若干個(gè)連接桿72，其形狀便于運(yùn)動(dòng)者或雜技表演者攀握蹬踩，與常規(guī)虎伏的結(jié)構(gòu)相似。在連接桿72上還可增加便于攀握蹬踩的其他結(jié)構(gòu)如手柄，踏板等。它的連接桿區(qū)域內(nèi)部空間直徑D按運(yùn)動(dòng)及表演需要確定，可以考慮D為1.5至2.0米或其他尺寸。地上布置垂直桿陣列73，桿的長度及數(shù)量根據(jù)需要確定，圖7為了簡(jiǎn)略，只繪出3桿。較短的垂直桿有利于安全，但降低趣味性。其實(shí)，由于垂直桿桿間距離較大，運(yùn)動(dòng)員不難避免使身體位于垂直桿的上方，因而危險(xiǎn)性并不大。為了便于器具的存放及運(yùn)輸，垂直桿陣列71最好采用可拆、可折疊的結(jié)構(gòu)，具體的結(jié)構(gòu)形式不屬于本申請(qǐng)的內(nèi)容。尺寸較大的運(yùn)動(dòng)元件也可采用可拆、可折疊結(jié)構(gòu)。運(yùn)動(dòng)者及表演者改變?cè)谶\(yùn)動(dòng)元件上的體態(tài)及位置，可以改變身體的質(zhì)心位置及動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，從而改變運(yùn)動(dòng)元件70在垂直桿陣列73上的吻合狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。雜技演員可以利用身體平衡技巧，控制運(yùn)動(dòng)元件70在較長時(shí)間里保持兩吻點(diǎn)甚至單吻點(diǎn)與垂直桿73吻合的狀態(tài)，作出各種不同難度的動(dòng)作。
作為運(yùn)動(dòng)器具，不同于雜質(zhì)道具需要突出驚奇感，其運(yùn)動(dòng)元件及基底元件可考慮簡(jiǎn)化變型，取消徑向桿及垂直桿的結(jié)構(gòu)。特別是取消垂直桿，既可提高安全性，又可便于簡(jiǎn)化可拆及可拆疊的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種離散點(diǎn)系吻合滾動(dòng)結(jié)構(gòu)，由一個(gè)運(yùn)動(dòng)元件及一個(gè)基底元件組成，其特征在于該運(yùn)動(dòng)元件有若干個(gè)離散的吻點(diǎn)位于一個(gè)棱長為a的幾何學(xué)正二十面體的頂點(diǎn)處，該正二十面體有12個(gè)頂點(diǎn)，30個(gè)棱，每一個(gè)面都是正三角形；該基底元件有若干個(gè)離散的吻點(diǎn)位于由邊長為a的正三角形組成的平面網(wǎng)格的格點(diǎn)處；上述吻點(diǎn)的形狀為凸尖或凹窩，凸尖與凹窩互相接觸時(shí)可限制相對(duì)切向運(yùn)動(dòng)，但不限制法向分離運(yùn)動(dòng)；該運(yùn)動(dòng)元件與該基底元件的吻點(diǎn)凸凹相反，即，運(yùn)動(dòng)元件吻點(diǎn)為凹時(shí)，基底元件吻點(diǎn)為凸，或反之；該運(yùn)動(dòng)元件與基底元件的吻點(diǎn)互相接觸，可以具有如下接觸及運(yùn)動(dòng)關(guān)系——該運(yùn)動(dòng)元件上位于該正二十面體一個(gè)面三角形的三頂點(diǎn)處的三個(gè)吻點(diǎn)分別與該基底元件上某三角形三頂點(diǎn)處的三個(gè)吻點(diǎn)接觸，稱為穩(wěn)定吻合狀態(tài)；運(yùn)動(dòng)元件上兩相鄰吻點(diǎn)分別與基底元件的兩相鄰吻點(diǎn)接觸，稱為半穩(wěn)定吻合狀態(tài)；運(yùn)動(dòng)元件上一個(gè)吻點(diǎn)與基底元件上一個(gè)吻點(diǎn)接觸，稱為不穩(wěn)定吻合狀態(tài)；該兩元件從一個(gè)穩(wěn)定吻合狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一個(gè)半穩(wěn)定吻合狀態(tài)，可以可靠地過到另一穩(wěn)定吻合狀態(tài)；一連串穩(wěn)定吻合狀態(tài)與半穩(wěn)定吻合狀態(tài)交替接續(xù)，稱為一個(gè)吻合滾動(dòng)過程；在吻合滾動(dòng)過程中，在特定情況下可能出現(xiàn)非穩(wěn)定吻合狀態(tài)。
2.權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于該運(yùn)動(dòng)元件有若干徑向桿，其內(nèi)端與一核心結(jié)構(gòu)連接，其外端布置吻點(diǎn)。
3.權(quán)利要求2所述的滾動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于該元件的若干徑向桿為薄壁管件，兩相鄰徑向桿在靠近吻點(diǎn)處用繩索互相連接。
4.權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于該基底元件有若干垂直桿，其上端布置吻點(diǎn)。
5.權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于該運(yùn)動(dòng)元件有若干徑向桿，其內(nèi)端與一核心結(jié)構(gòu)連接，其外端布置吻點(diǎn)，該基底元件有若干垂直桿，其上端布置吻點(diǎn)。
6.權(quán)利要求2或4或5所述的滾動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于該基底元件為盤狀。
7.權(quán)利要求2或4或5所述的滾動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于該運(yùn)動(dòng)元件有若干供人攀握蹬踩的結(jié)構(gòu)。
8.權(quán)利要求2或4或5所述的滾動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于運(yùn)動(dòng)元件內(nèi)部裝有沿封閉曲線或封閉曲面移動(dòng)的重錘。
全文摘要
在棱長為a的空間正二十面體的頂點(diǎn)處,布置運(yùn)動(dòng)元件的凹(或凸)吻點(diǎn);在邊長為a的正三角形平面網(wǎng)格格點(diǎn)處,布置基底元件的凸(或凹)吻點(diǎn)。凹凸吻點(diǎn)互相接觸,可以有多種接觸吻合狀態(tài)。一系列吻合狀態(tài)接續(xù)成兩元件的特殊的吻合滾動(dòng)過程。因此,該兩元件可保持特殊的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。不同結(jié)構(gòu)形式的運(yùn)動(dòng)元件和基底元件,必要時(shí)加上附屬結(jié)構(gòu)及機(jī)構(gòu),可以具有范圍廣泛的各種有途,如玩具,游戲用具,運(yùn)動(dòng)器具、雜技道具、顯示及廣告設(shè)施等。
文檔編號(hào)A63F7/00GK1379197SQ01110610
公開日2002年11月13日 申請(qǐng)日期2001年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月11日
發(fā)明者洪允楣 申請(qǐng)人:洪允楣