[发明专利]一种空间大尺度可展开装置、天线和抓取设备

说明书

本发明提供了一种空间大尺度可展开装置、天线和抓取设备。空间大尺度可展开装置，其包括环状可展开机构和用于驱动环状可展开机构在收拢状态和展开状态之间切换的驱动机构；环状可展开机构包括多个平面可展开单元，相邻的平面可展开单元通过转角连接单元相连接以形成环状结构；平面可展开单元包括两个相同的剪叉杆，两个剪叉杆的中部互相铰接形成剪叉结构；驱动机构包括基座、驱动盘和多个长度可调的传动杆，驱动盘沿剪叉杆的折展方向滑动设置于基座上，传动杆呈伞状布置，并且传动杆与平面可展开单元一一对应。本发明具有良好的负载能力、刚度性能和极大的折展比。

技术领域

本发明涉及一种空间大尺度可展开装置、天线和抓取设备。

背景技术

空间大型可展开机构是空间各类飞行器的基础机构，例如空间大型星载可展开天线、空间大型可展开伸展臂、星载空间大型可展开太阳翼等等，这些航天飞行器都是由一些航天机构完成在轨支撑的。

航天器的运输通常受制于运载火箭或航天飞机的运载能力，很难将具有固定姿态的飞行器直接发送进入太空环境，而是首先将这些航天器进行收拢，以一个紧凑的收拢状态发射进入太空环境，再通过驱动装置完成其展开，形成其在轨状态，这就要求设计各种各样的可折展机构。

随着空间飞行器对尺度规模的要求不断增大而运载技术并没有太大提高的情况下，对大尺度可折展机构的要求也越来越高。因此非常有必要设计具有较大折展比的可展开机构；然而实际上，当前的多种大尺度可折展机构虽然实现了展开尺度上的要求，其收拢状态依然有着较大的尺度，同时其结构过于冗余复杂，对于空间环境下的展开驱动控制技术提出了很高的要求，过多的驱动装置快速提升了可展开机构的质量，这显然是没有实践意义的。

现有应用于空间大尺度周边桁架式可展开天线的大型可展开机构结构的主要不足体现在以下几个方面：第一是驱动设计与驱动方式不够明确，大部分所设计的大尺度可展开机构仅仅从可折展性能上进行了进行，并没有明确的指出其驱动特性，比如单驱动或者多驱动、驱动的位置布置、驱动的方法等等，然而这确是一个非常重要的点，多驱动的可展开机构由于其复杂的驱控系统质量过高，会引起可展开机构整体质量的上升，对于太空运输来说，这是非常不利的，进一步加剧了空间控制的难度，弱化了其实用性价值；第二是大多可展开机构仅仅关注了展开后的尺度规模，并没有将收拢状态的尺度规模纳入考虑，因此这是不符合航天可展开机构的实际需求的，应以实际折展比为指标对可展开属性进行考量，单纯的以展开维度去衡量具有较大的不完整性；第三是空间机构的一机多用问题，实现空间可展开机构的一机多用是减少发射次数，提高空间飞行器利用效率的重要方法，有效的节约了研发成本，在经济性指标上具有重要的实践意义。

因此，需要对现有技术进行改进。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种空间大尺度可展开装置、天线和抓取设备，具有良好的负载能力、刚度性能和极大的折展比。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种空间大尺度可展开装置，其包括环状可展开机构和用于驱动环状可展开机构在收拢状态和展开状态之间切换的驱动机构；

环状可展开机构包括多个平面可展开单元，相邻的平面可展开单元通过转角连接单元相连接以形成环状结构；

其中平面可展开单元包括两个相同的剪叉杆，两个剪叉杆的中部互相铰接形成剪叉结构；

驱动机构包括基座、驱动盘和多个长度可调的传动杆，驱动盘沿剪叉杆的折展方向滑动设置于基座上，传动杆呈伞状布置，并且传动杆与平面可展开单元一一对应；

其中传动杆包括第一杆和第二杆，第一杆的首端通过转动副R1铰接于驱动盘上，第一杆的末端与第二杆的首端滑动配合连接，第二杆的首端通过转动副R2铰接于基座上，第二杆的末端通过转动副R3铰接于平面可展开单元中的剪叉杆上；

其中转动副R1、转动副R2和转动副R3之间互相平行；