本發(fā)明涉及可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)，具體涉及一種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)，可用于衛(wèi)星拋物面天線(xiàn)、空間平面天線(xiàn)支撐背架、雙層環(huán)形桁架式可展開(kāi)天線(xiàn)、太陽(yáng)能電池陣支撐架等空間可展機(jī)構(gòu)，屬于航天器材與設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著航天器功能日益復(fù)雜，對(duì)航天器的口徑和面積的需求大幅增長(zhǎng)，如國(guó)際空間站這樣復(fù)雜大型的航天器，天陽(yáng)能電池陣面積龐大，但航天器的包絡(luò)尺寸卻受到運(yùn)載火箭有效載荷艙容積的限制，這就需要在發(fā)射階段可以收縮為體積很小，而在運(yùn)行階段又能展開(kāi)成大面積或者體積的高折疊比可展機(jī)構(gòu)?？烧箼C(jī)構(gòu)在空間站、通訊衛(wèi)星平臺(tái)、太空望遠(yuǎn)鏡、航天飛機(jī)、星球探測(cè)器等航天器上被廣泛采用。如空間站基礎(chǔ)骨架、可展開(kāi)/收攏的空間機(jī)械臂、空間伸展臂、大口徑可展開(kāi)天線(xiàn)、大型柔性太陽(yáng)帆板支架等。

空間可展機(jī)構(gòu)通常分為三種：桿狀可展機(jī)構(gòu)、面狀可展機(jī)構(gòu)和體狀可展機(jī)構(gòu)。其中，這三類(lèi)可展機(jī)構(gòu)都可以通過(guò)空間可展單元在一維、二維、三維方向上陣列組合而得到。根據(jù)可展機(jī)構(gòu)的組成原理，可展機(jī)構(gòu)又可以分為鉸接式可展機(jī)構(gòu)和柔性材料可展機(jī)構(gòu)兩大類(lèi)，前者由運(yùn)動(dòng)副和連桿組成，此類(lèi)機(jī)構(gòu)的展開(kāi)過(guò)程由鉸鏈活動(dòng)實(shí)現(xiàn)，可重復(fù)折疊展開(kāi)性好、壽命長(zhǎng)、抗震性好、精度高、剛度大，當(dāng)前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于空間可展桁架、空間伸展臂、衛(wèi)星可展天線(xiàn)等領(lǐng)域，目前已作為成熟組件廣泛的應(yīng)用于各類(lèi)航天器中。柔性材料可展機(jī)構(gòu)由柔性材料的彈性變形實(shí)現(xiàn)折疊展開(kāi)，構(gòu)造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，但是可重復(fù)收攏性差，精度和剛度都相對(duì)較低。

當(dāng)前國(guó)外已成功研制多種類(lèi)型的鉸接式可展機(jī)構(gòu)，如美國(guó)用于三維地形觀測(cè)的60m可折展雷達(dá)支撐臂、國(guó)際空間站主太陽(yáng)翼支撐龍骨、俄羅斯“聯(lián)盟號(hào)”飛船上的四面體構(gòu)架天線(xiàn)、美國(guó)thuraya通信衛(wèi)星上直徑達(dá)12m的環(huán)形桁架式天線(xiàn)、日本ets-8衛(wèi)星上的13m口徑構(gòu)架型天線(xiàn)等。未來(lái)星球探測(cè)、太空組裝與操作、太空建設(shè)、太空運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)，都需要宇航空間可折展機(jī)構(gòu)來(lái)完成相應(yīng)的作業(yè)。為此，我國(guó)相關(guān)科研機(jī)構(gòu)對(duì)空間可展機(jī)構(gòu)開(kāi)展了一系列前瞻性的研究工作，并取得一定成果，但是目前尚無(wú)大型復(fù)雜的空間可展機(jī)構(gòu)付諸應(yīng)用。本發(fā)明研制了32種可以折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)，通過(guò)對(duì)模塊單元可以組裝成大尺度空間可展機(jī)構(gòu)。

國(guó)內(nèi)以往研制的四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)在展開(kāi)狀態(tài)下為幾何欠靜定結(jié)構(gòu)，剛度和強(qiáng)度低，而且折疊狀態(tài)大多是平面狀態(tài)，折疊體積較大，折疊形式單一，不適于組裝空間大尺度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明克服了此類(lèi)缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有的四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)在展開(kāi)狀態(tài)下為幾何欠靜定結(jié)構(gòu)，剛度和強(qiáng)度較低，折疊體積較大，適應(yīng)性差的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明為解決上述問(wèn)題采取的技術(shù)方案是：

可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)，它包含18個(gè)構(gòu)件，18個(gè)構(gòu)件之間通過(guò)運(yùn)動(dòng)副相連接成可折疊機(jī)構(gòu)，該可折疊機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)下為靜定四棱柱結(jié)構(gòu)；該18個(gè)構(gòu)件分為7個(gè)固定長(zhǎng)度構(gòu)件和11個(gè)可變長(zhǎng)度構(gòu)件，18個(gè)構(gòu)件中的其中12個(gè)構(gòu)件構(gòu)成四棱柱的框架主體，其余6個(gè)構(gòu)件分別作為四棱柱的上面、下面、左面、右面、前面和后面的對(duì)角線(xiàn)，相對(duì)的兩個(gè)面布置的對(duì)角線(xiàn)交叉布置。

本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下有益效果：本發(fā)明提出了32種高折疊比、高剛度的可以折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)，極大的擴(kuò)展了空間可展開(kāi)單元的選擇范圍，并且每種單元的展開(kāi)狀態(tài)為幾何靜定結(jié)構(gòu)，單元?jiǎng)偠群蛷?qiáng)度高，單元?jiǎng)偠群蛷?qiáng)度提升80％以上，單元的折疊狀態(tài)為直線(xiàn)，折疊體積小，折疊體積減少了70％以上，展開(kāi)性能良好，可靠性高，適用于大尺度空間可展機(jī)構(gòu)?？捎糜谛l(wèi)星拋物面天線(xiàn)、空間平面天線(xiàn)支撐背架、雙層環(huán)形桁架式可展開(kāi)天線(xiàn)、太陽(yáng)能電池陣支撐架等空間可展機(jī)構(gòu)。按照不同的單元陣列組合方式還可以得到其他不同結(jié)構(gòu)形式的空間大型可展開(kāi)機(jī)構(gòu)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明具體實(shí)施方式的可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)示意圖；其中，構(gòu)件中含有黑色圓點(diǎn)標(biāo)記的為可變長(zhǎng)度構(gòu)件，不含黑色圓點(diǎn)標(biāo)記的為固定長(zhǎng)度構(gòu)件；

圖2為圖1的可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏示意圖；其中黑色圓點(diǎn)為對(duì)應(yīng)的靜定四棱柱框架的頂點(diǎn)；

圖3為第一種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；其中，構(gòu)件中含有黑色圓點(diǎn)標(biāo)記的為可變長(zhǎng)度構(gòu)件，不含黑色圓點(diǎn)標(biāo)記的為固定長(zhǎng)度構(gòu)件；

圖4為第一種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；其中黑色圓點(diǎn)為對(duì)應(yīng)的靜定四棱柱框架的頂點(diǎn)；

圖5為第一種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；其中黑色圓點(diǎn)為對(duì)應(yīng)的固定長(zhǎng)度構(gòu)件，而空心圓點(diǎn)為對(duì)應(yīng)的可變長(zhǎng)度構(gòu)件；

圖6為第二種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖7為第二種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖8為第二種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖9為第三種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖10為第三種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖11為第三種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖12為第四種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖13為第四種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖14為第四種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖15為第五種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖16為第五種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖17為第五種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖18為第六種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖19為第六種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖20為第六種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖21為第七種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖22為第七種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖23為第七種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖24為第八種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖25為第八種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖26為第八種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖27為第九種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖28為第九種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖29為第九種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖30為第十種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖31為第十種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖32為第十種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖33為第十一種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖34為第十一種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖35為第十一種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖36為第十二種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖37為第十二種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖38為第十二種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖39為第十三種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖40為第十三種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖41為第十三種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖42為第十四種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖43為第十四種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖44為第十四種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖45為第十五種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖46為第十五種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖47為第十五種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖48為第十六種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖49為第十六種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖50為第十六種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖51為第十七種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖52為第十七種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖53為第十七種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖54為第十八種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖55為第十八種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖56為第十八種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖57為第十九種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖58為第十九種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖59為第十九種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖60為第二十種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖61為第二十種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖62為第二十種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖63為第二十一種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖64為第二十一種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖65為第二十一種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖66為第二十二種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖67為第二十二種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖68為第二十二種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖69為第二十三種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖70為第二十三種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖71為第二十三種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖72為第二十四種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖73為第二十四種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖74為第二十四種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖75為第二十五種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖76為第二十五種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖77為第二十五種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖78為第二十六種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖79為第二十六種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖80為第二十六種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖81為第二十七種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖82為第二十七種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖83為第二十七種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖84為第二十八種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖85為第二十八種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖86為第二十八種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖87為第二十九種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖88為第二十九種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖89為第二十九種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖90為第三十種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖91為第三十種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖92為第三十種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖93為第三十一種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖94為第三十一種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖95為第三十一種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖96為第三十二種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖97為第三十二種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖98為第三十二種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖99為將單個(gè)空間四棱柱可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元機(jī)構(gòu)按照一維單方向陣列組合構(gòu)成的空間支撐臂機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖100為圖99的收攏狀態(tài)示意圖；

圖101為將單個(gè)空間四棱柱可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元按照二維雙方向陣列組合構(gòu)成的空間平面天線(xiàn)支撐背架機(jī)構(gòu)的展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖102為圖101的收攏狀態(tài)示意圖；

圖103為將單個(gè)空間四棱柱可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元按照周向環(huán)形陣列組合構(gòu)成的空間雙層環(huán)形桁架式可展開(kāi)天線(xiàn)的支撐背架機(jī)構(gòu)的展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖104為圖103的收攏狀態(tài)示意圖；

圖105為將由空間四棱柱可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元陣列組合構(gòu)成的空間支撐臂機(jī)構(gòu)按照周向環(huán)形間隔陣列，組成的空間拋物面可展開(kāi)天線(xiàn)的支撐背架機(jī)構(gòu)的展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖106為圖105的收攏狀態(tài)示意圖。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1-圖98說(shuō)明，可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)，它包含18個(gè)構(gòu)件，18個(gè)構(gòu)件之間通過(guò)運(yùn)動(dòng)副相連接成可折疊機(jī)構(gòu)，該可折疊機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)下為靜定四棱柱結(jié)構(gòu)；該18個(gè)構(gòu)件分為7個(gè)固定長(zhǎng)度構(gòu)件和11個(gè)可變長(zhǎng)度構(gòu)件，18個(gè)構(gòu)件中的其中12個(gè)構(gòu)件構(gòu)成四棱柱的框架主體，其余6個(gè)構(gòu)件分別作為四棱柱的上面、下面、左面、右面、前面和后面的對(duì)角線(xiàn)，相對(duì)的兩個(gè)面布置的對(duì)角線(xiàn)交叉布置。

圖3至圖98中，32種的每一種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)展開(kāi)狀態(tài)示意圖中含有黑色圓點(diǎn)標(biāo)記的構(gòu)件為可變長(zhǎng)度構(gòu)件，不含黑色圓點(diǎn)標(biāo)記的構(gòu)件為固定長(zhǎng)度構(gòu)件；對(duì)應(yīng)的收攏狀態(tài)示意圖中黑色圓點(diǎn)為對(duì)應(yīng)的靜定四棱柱框架的頂點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的拓?fù)鋱D連接關(guān)系圖中黑色圓點(diǎn)表示相應(yīng)的固定長(zhǎng)度構(gòu)件，而空心圓點(diǎn)表示相應(yīng)的可變長(zhǎng)度構(gòu)件。

以第一種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)為例，如圖3所示，a，b，c，d，e，f，g，h分別代表構(gòu)建的靜定四棱柱的八個(gè)頂點(diǎn)，或者構(gòu)件之間連接節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)含有運(yùn)動(dòng)副，其中ab，bc，cd，da，ah，he，ed，ef，fc，fg，gb和gh這12個(gè)構(gòu)件形成靜定四棱柱的框架主體，ac，ge，ag，ec，ae和gc這6個(gè)構(gòu)件分別為靜定四棱柱的上面、下面、左面、右面、前面和后面的對(duì)角線(xiàn)。其中帶有黑色圓點(diǎn)的bc，da，gb，ed，fg，he，ef，ag，ac，cg和ce這11個(gè)構(gòu)件還分別表示可變長(zhǎng)度構(gòu)件，而ab、cd、ah、gh、ge、cf、ae這7個(gè)構(gòu)件還分別表示固定長(zhǎng)度構(gòu)件?？勺冮L(zhǎng)度構(gòu)件優(yōu)選用可折疊鉸鏈桿、套筒桿或可變長(zhǎng)度柔性索，各個(gè)節(jié)點(diǎn)含有的運(yùn)動(dòng)副優(yōu)選用轉(zhuǎn)動(dòng)副、球副或u副。

具體收攏過(guò)程為：ef、ed、ce構(gòu)件拉長(zhǎng)的同時(shí)圍繞頂點(diǎn)g以ge為半徑、以頂點(diǎn)h以he為半徑旋轉(zhuǎn)做相對(duì)旋轉(zhuǎn)一定角度，bc、da、ag構(gòu)件收縮，同時(shí)八個(gè)頂點(diǎn)(節(jié)點(diǎn))相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，最后得到如圖4的可折疊成直線(xiàn)的收攏狀態(tài)圖，圖3和圖4的相對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系如圖5所示。圖5中的ab、ac、ad、ae、ag、ah、bc、bg、cd、ce、cf、cg、de、ef、eg、eh、fg、gh分別表示構(gòu)件，其中帶有黑色圓點(diǎn)的構(gòu)件(ab、ae、ah、cd、cf、eg和gh)代表固定長(zhǎng)度構(gòu)件，而空心圓點(diǎn)的構(gòu)件(ac、ad、ag、bc、bg、ce、cg、de、ef、eh和fg)代表可變長(zhǎng)度構(gòu)件，圖5中的上述18個(gè)構(gòu)件之間的連線(xiàn)表示構(gòu)件之間的連接關(guān)系。

以此類(lèi)推，類(lèi)似結(jié)構(gòu)的單元還有31種，如圖6至圖98所示，只是對(duì)可變長(zhǎng)度構(gòu)件的位置進(jìn)行了不同的布置。第2種至第32種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)按照給出的可變長(zhǎng)度構(gòu)件和固定長(zhǎng)度構(gòu)件的布置位置結(jié)合四棱柱框架主體的頂點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)含有的運(yùn)動(dòng)副最終實(shí)現(xiàn)展開(kāi)、收攏及拓?fù)溥B接關(guān)系圖的相應(yīng)構(gòu)建。在32種中可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)涉及的運(yùn)動(dòng)副優(yōu)先選用轉(zhuǎn)動(dòng)副、球副或u副，涉及的可變長(zhǎng)度構(gòu)件優(yōu)先選用可折疊鉸鏈桿、套筒桿或可變長(zhǎng)度柔性索，或者運(yùn)動(dòng)副及可變長(zhǎng)度構(gòu)件的任意有效性組合，以實(shí)現(xiàn)完成每一種可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)相應(yīng)的展開(kāi)、收攏及對(duì)應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系圖的構(gòu)建。

本發(fā)明提供32種高折疊比、高剛度的可以折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)，每個(gè)單元由11個(gè)可變長(zhǎng)度構(gòu)件與7個(gè)固定長(zhǎng)度構(gòu)件組成，可以方便擴(kuò)展成為直線(xiàn)型、平面型、三維曲面型可展機(jī)構(gòu)。

將單個(gè)可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)按照一維單方向陣列組合可以構(gòu)成如圖99和圖100所示的空間支撐臂機(jī)構(gòu)。

將單個(gè)可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)按照二維雙方向陣列組合可以構(gòu)成如圖101和圖102所示的空間平面天線(xiàn)支撐背架機(jī)構(gòu)。

將單個(gè)可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)按照周向環(huán)形陣列組合可以構(gòu)成如圖103和圖104所示的空間雙層環(huán)形桁架式可展開(kāi)天線(xiàn)的支撐背架機(jī)構(gòu)。

將由可折疊成直線(xiàn)的空間四棱柱可展開(kāi)單元機(jī)構(gòu)陣列組合構(gòu)成的空間支撐臂機(jī)構(gòu)按照周向環(huán)形間隔陣列，可以組成如圖105和圖106所示的空間拋物面可展開(kāi)天線(xiàn)的支撐背架機(jī)構(gòu)。

按照不同的單元陣列組合方式還可以得到其他不同結(jié)構(gòu)形式的空間大型可展開(kāi)機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明已以較佳實(shí)施案例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可以利用上述揭示的結(jié)構(gòu)及技術(shù)內(nèi)容做出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施案例，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施案例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明技術(shù)方案范圍。