科创中国
六杆机构及由其组成的可展模块、伸展臂、平面展开桁架
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-05-18 11:14:04
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-05-23 09:52:38
本发明适用于航天设备技术领域，提供了一种六杆机构、可展模块、伸展臂以及平面展开桁架。该六杆机构只需要一个驱动即可实现有确定路线的运动，所以该机构的自由度为1，由其构成的各类整体机构均能沿着两个方向展开或收拢，两个方向上的运动是耦合的，具有一定函数关系，并非是随意运动，所以由其构成的整体机构的自由度也为1。这样就可以减少约束部件的使用，降低了整体机构的质量和收拢体积，同时，由于空间机构的过约束特性，整体机构的刚度较高。此类整体机构还具有很好的结构对称性，容易实现平面内两个方向的扩展，能应用于航天领域的空间伸展臂、太阳能电池阵桁架以及大型卫星平面展开天线支撑桁架。
1.一种六杆机构，其特征在于，包括两个长度相等的竖直杆、四个长度相等的短杆、第一转动关节以及第二转动关节；所述短杆长度小于或等于所述竖直杆长度的一半；两个所述短杆的一端部通过一个所述的第一转动关节铰接，两个所述短杆的另一端分别与一个所述的第二转动关节铰接，所述两个短杆、一个第一转动关节以及两个第二转动关节共同构成展开组件；所述竖直杆的顶端与另一竖直杆的顶端通过一组展开组件连接，所述竖直杆的底端与另一竖直杆的底端通过另一组展开组件连接；所有所述第二转动关节的轴线相互平行，所述第一转动关节的轴线与第二转动关节的轴线交错布置，并形成一固定的夹角。
随着卫星通信、空间科学、深空探测以及对地观测等技术的快速发展，对大尺度、轻量化、高折叠比的空间展开机构的应用需求变得愈加迫切。随着空间结构尺寸的增大，目前航天运载工具的储藏空间已不能满足空间大型结构的要求，因此急需设计可以实现折叠和展开功能的大尺度空间机构，即在火箭的运输和发射阶段，大型宇航机构可以折叠在一起保持很小的尺寸，当航天器顺利进入太空后，再通过一系列控制措施将机构展开成大型宇航结构并实现刚化锁定。宇航空间展开机构的设计和研究是未来航天技术发展的关键基础性问题之一。
中国科学院深圳先进技术研究院提升了粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力，推动我国自主知识产权新工业的建立，成为国际一流的工业研究院。 深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统，由九个研究平台，国科大深圳先进技术学院，多个特色产业育成基地、多支产业发展基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构等组成。开展先进技术研究，促进科技发展。信息、电子、通讯技术研究新材料、新能源技术研究高性能计算、自动化、精密机械研究生物医学与医疗仪器研究相关学历教育、博士后培养与学术交流。
本实施例与现有技术相比，有益效果在于：本实施例提供了一种六杆机构，其只需要一个驱动即可实现机构的有确定路线的运动，所以该六杆机构的自由度为1，由其构成的可展模块、伸展臂、平面展开桁架的此类整体机构均能沿着两个方向展开或收拢，两个方向上的运动是耦合的，具有一定函数关系，并非是随意运动，所以可展模块、伸展臂、平面展开桁架的自由度也为1。这样就可以减少同步齿轮机构或者其他附加约束部件的使用，降低了整体机构的质量和收拢体积，折叠比大，同时，由于空间机构的过约束特性，整体机构的刚度较高。由于此类整体机构还具有很好的结构对称性，很容易实现平面内两个方向的扩展，所以，大型空间伸展臂以及大型空间平面展开桁架能应用于航天领域的空间伸展臂、太阳能电池阵桁架以及大型卫星平面展开天线支撑桁架，还可以用于地面上的一些平面天线的支撑桁架，以及建筑土木工程领域的可折展建筑等。
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由于此类整体机构还具有很好的结构对称性，很容易实现平面内两个方向的扩展，所以，大型空间伸展臂以及大型空间平面展开桁架能应用于航天领域的空间伸展臂、太阳能电池阵桁架以及大型卫星平面展开天线支撑桁架，还可以用于地面上的一些平面天线的支撑桁架，以及建筑土木工程领域的可折展建筑等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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