[发明专利]基于空间5R机构的可展单元及单自由度环形桁架式可展机构

权利要求书

1.一种基于空间5R机构的可展单元，其特征在于：包括竖杆和两个空间5R机构，两个所述空间5R机构呈对称设置于所述竖杆的上下两端，且两个所述空间5R机构均包括第一短杆、第二短杆、第三短杆、第四短杆、第一转动关节、第二转动关节、第三转动关节、第四转动关节和第五转动关节；

所述第一短杆与所述第二短杆的长度相等且均小于或等于所述竖杆的长度的一半，所述第三短杆与所述第四短杆的长度相等且均小于所述第一短杆或所述第二短杆的长度；

所述第一短杆的第一端和所述第二短杆的第一端分别通过所述第一转动关节和所述第二转动关节与所述竖杆的同一端连接，所述第一转动关节的轴线与所述第二转动关节的轴线共面相交于点a并形成夹角α；

所述第三短杆的第一端通过所述第三转动关节与所述第一短杆靠近其第二端的杆身连接，所述第四短杆的第一端通过所述第四转动关节与所述第二短杆靠近其第二端的杆身连接，所述第三转动关节的轴线与所述第四转动关节的轴线共面相交于点b并形成夹角β；

所述夹角α的角平分线与所述夹角β的角平分线共面相交于点P，所述第三短杆的第二端与所述第四短杆的第二端通过所述第五转动关节连接，所述第五转动关节的轴线经过所述点P。

2.根据权利要求1所述的基于空间5R机构的可展单元，其特征在于：所述空间5R机构完全折叠后，所述第一短杆、所述第二短杆、所述第三短杆和所述第四短杆均与所述竖杆平行；所述空间5R机构完全展开后，所述第一短杆、所述第二短杆、所述第三短杆和所述第四短杆均与所述竖杆垂直。

3.根据权利要求1所述的基于空间5R机构的可展单元，其特征在于：所述竖杆、所述第一短杆、所述第二短杆、所述第三短杆和所述第四短杆均为棱形杆或者圆形杆。

4.一种单自由度环形桁架式可展机构，其特征在于：包括n个权利要求1～3任一项所述的基于空间5R机构的可展单元，任一个所述基于空间5R机构的可展单元的第一短杆的第二端与相邻的一个所述基于空间5R机构的可展单元的第二短杆的第二端通过第六转动关节连接，且任一个所述基于空间5R机构的可展单元的第一转动关节的轴线与其第二转动关节的轴线共面相交形成的所述夹角α满足：n×α＝360°，n≥2。

5.根据权利要求4所述的单自由度环形桁架式可展机构，其特征在于：各所述第六转动关节的轴线与其相邻的所述第一转动关节的轴线和所述第二转动关节的轴线异面；与各所述第六转动关节相邻的所述第一转动关节的轴线和所述第二转动关节的轴线共面，且其角平分线与该第六转动关节的轴线共面。

6.根据权利要求4所述的单自由度环形桁架式可展机构，其特征在于：所述第六转动关节上连接有用于驱动相邻的两个所述基于空间5R机构的可展单元展开或折叠的扭簧。

7.根据权利要求4所述的单自由度环形桁架式可展机构，其特征在于：所述单自由度环形桁架式可展机构还包括用于控制所述基于空间5R机构的可展单元的展开或折叠速度的第一绳索和第二绳索，所述第一绳索依序连接所述竖杆的第一端、相邻于该竖杆的第二端的所述第六转动关节和相邻于该竖杆的另一竖杆的第一端，所述第二绳索依序连接所述竖杆的第二端、相邻于该竖杆的第一端的所述第六转动关节和相邻于该竖杆的另一竖杆的第二端。

8.根据权利要求4所述的单自由度环形桁架式可展机构，其特征在于：各所述基于空间5R机构的可展单元展开或折叠时，相邻的两个所述竖杆始终呈直线平移运动。

9.根据权利要求4～8任一项所述的单自由度环形桁架式可展机构，其特征在于：相邻的两个所述第六转动关节的轴线在空间中的倾斜方向相反。

10.根据权利要求4～8任一项所述的单自由度环形桁架式可展机构，其特征在于：相邻的两个所述第六转动关节所连接的所述第一短杆和所述第二短杆之间形成的夹角朝向相反。