[发明专利]单自由度四面体可展胞元机构

说明书

本发明涉及可展胞元技术领域，具体公开了一种单自由度四面体可展胞元机构，包括第一连杆、第一转动副、第二连杆、第二转动副、第三连杆、第四转动副、第四连杆、第三转动副、第九转动副、第八连杆、第十转动副、第九连杆、第十一转动副、第七转动副、第七连杆、第六连杆、第八转动副、第六转动副、第五连杆和第五转动副。本发明包括九个连杆和十一个转动副，这种结构的单自由度四面体可展胞元机构结构简单，运动副更少，完全采用转动副，机构精度更高。

技术领域

本发明涉及可展胞元技术领域，尤其涉及一种单自由度四面体可展胞元机构。

背景技术

随着空间技术的不断发展，空间望远镜、空间天线及空间站等大型空间功能载荷的应用逐渐广泛。而此类设备在空间安装及使用中，需要满足一定刚度及精度的大型空间载荷承载结构作为其基座，起到固定、承载的作用。由于载荷承载结构工作时的包络体积大，运载火箭无法将其直接发射升空。采用大型可展机构，又存在机构较为复杂，装配精度要求高，展开过程容易卡死等问题。

因此，产生了将承载结构的构件运载至指定轨道，然后在空间中直接搭建桁架式载荷平台的解决方案。可将空间桁架拆分为相同的多面体胞元，并将每个胞元转化为机构。发射时将胞元机构折叠，运送到指定轨道后将折叠的胞元机构依次展开、拼装，完成空间桁架的搭建。空间可展胞元机构的形状种类繁多，如三棱柱、六棱柱、四棱锥等，其中四面体形的可展胞元机构具有组装灵活，冗余杆件少，重量轻等优点。而已有的四面体可展胞元机构种类较少，且存在杆件多，结构复杂，球副降低运动精度等问题。

现有的四面体可展单元中，如专利号为201510672988.0的单自由度四面体可展单元，由一个顶花盘、三个等长的摇摆杆、六个连杆、九个转动副和三个球副组成。顶花盘通过三个呈120度对称分布的转动副分别与三个摇摆杆相连，三个摇摆杆末端两两相连，且连接方式相同，如下：一个摇摆杆末端通过一个转动副与一个连杆一端连接，该连杆另一端通过球副与另一连杆的一端连接，该连杆通过一个转动副与另一摇摆杆末端相连。该机构总共用到了十个零件、十二个运动副，且其中有三个球副。杆件多使得机构结构复杂、重量较大，另外球副实现起来间隙较大，造成机构整体运动精度低。

发明内容

本发明的目的是提供一种单自由度四面体可展胞元机构，以克服现有技术中的四面体可展单元运动副较多，存在球副，杆件多，运动精度较低等问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种单自由度四面体可展胞元机构，包括第一连杆、第一转动副、第二连杆、第二转动副、第三连杆、第四转动副、第四连杆、第三转动副、第九转动副、第八连杆、第十转动副、第九连杆、第十一转动副、第七转动副、第七连杆、第六连杆、第八转动副、第六转动副、第五连杆和第五转动副；

所述第一连杆的一端通过所述第一转动副与所述第二连杆的一端连接，所述第二连杆的另一端通过所述第二转动副与所述第三连杆的一端连接，所述第三连杆的另一端通过所述第三转动副与所述第四连杆的一端连接，所述第四连杆的另一端通过所述第四转动副与所述第一连杆的另一端连接；当所述单自由度四面体可展胞元机构完全展开时，所述第一转动副、第二转动副、第三转动副和第四转动副的轴线平行，且所述第一转动副、第二转动副和第三转动副的轴线共面，所述第一连杆与所述第四连杆垂直，所述第二连杆与所述第三连杆共线，当所述单自由度四面体可展胞元机构完全折叠时，所述第二连杆能够嵌入所述第三连杆的凹槽中，所述第三连杆能够嵌入所述第四连杆的凹槽中，所述第一转动副、第二转动副、第三转动副和第四转动副的轴线平行且共面，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆平行；

所述第五转动副、第五连杆、第六转动副、第六连杆、第八转动副、第七连杆和第七转动副的结构及连接关系与所述第一转动副、第二连杆、第二转动副、第三连杆、第四转动副、第四连杆和第三转动副的结构和连接关系相同，所述第五连杆通过所述第五转动副与所述第一连杆连接，所述第一连杆通过所述第八转动副与所述第一连杆连接，所述第五转动副的轴线与所述第一转动副的轴线垂直；