本實用新型涉及一種用于航空航天等領(lǐng)域的展收模塊，尤其涉及的是一種智能多單元串并聯(lián)控制的展收模塊。

背景技術(shù)：

在充滿磁輻射、階梯溫度和大量空間碎片等的太空環(huán)境中，航天器須進行在軌位姿的多自由度連續(xù)調(diào)整，而現(xiàn)有展收機構(gòu)只能進行完全展開或收攏狀態(tài)的兩自由度剛性調(diào)整，因此靈活展收的空間機構(gòu)及其作用機理成為現(xiàn)有航天器研究中亟待解決的關(guān)鍵問題。在航空航行方面，目前存在的大部分是固定翼飛機，其氣動特性單一，只能在某一種飛行條件下實現(xiàn)最優(yōu)的飛行效率。不同任務(wù)對飛機性能的要求常常存在沖突，很難設(shè)計一種能夠執(zhí)行多任務(wù)的固定翼飛機。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種智能多單元串并聯(lián)控制的展收模塊，以期實現(xiàn)多自由度的位姿變換，從而有效的滿足了不同任務(wù)的要求。

本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種智能多單元串并聯(lián)控制的展收模塊,包括多個連桿機構(gòu),所述多個連桿機構(gòu)之間通過連接單元相連接,所述連桿機構(gòu)包括連桿本體,所述連桿本體首端設(shè)有球面凸起,所述連接單元設(shè)有四個側(cè)面,所述連接單元的四個側(cè)面中，其中兩個相鄰的側(cè)面為活動連接側(cè)面，另外兩個相鄰的側(cè)面為固定連接側(cè)面，所述連接單元的兩個活動連接側(cè)面上中間設(shè)有上下貫通的直線溝槽，所述直線溝槽中心設(shè)有半球形凹槽，所述半球形凹槽的直徑大于所述直線溝槽的寬度；所述連桿本體末端與其中一個連接單元的固定連接側(cè)面固定連接，所述連桿本體首端與另一個連接單元的活動連接側(cè)面轉(zhuǎn)動連接，所述連桿本體首端的球面凸起與另一個連接單元的活動連接側(cè)面上的半球形凹槽相配合形成球面副，并通過壓片從所述直線溝槽兩側(cè)將所述球面凸起卡緊在所述半球形凹槽內(nèi)，每個連桿本體上還設(shè)置有執(zhí)行機構(gòu)，所述執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動對應(yīng)的球面副轉(zhuǎn)動，進而帶動對應(yīng)的連桿本體轉(zhuǎn)動，所述執(zhí)行機構(gòu)與控制器通訊連接并受控于所述控制器。

作為上述展收模塊的優(yōu)選方案，每個所述連接單元上安裝有采集對應(yīng)連接單元位姿信息的傳感器，所述活動連接側(cè)面上的兩個壓片中，其中一個壓片上設(shè)置有膨脹機構(gòu)，所述傳感器、膨脹機構(gòu)均與所述控制器通訊連接，當所述傳感器檢測到對應(yīng)的連接單元的位姿達到目標位姿時，所述控制器便會控制對應(yīng)的膨脹機構(gòu)將對應(yīng)的球面副鎖緊。

作為上述展收模塊的優(yōu)選方案，所述連桿本體首端的球面凸起能在所述直線溝槽內(nèi)進行0°～180°范圍的轉(zhuǎn)動。

作為上述展收模塊的優(yōu)選方案，所述連桿本體首端的球面凸起一側(cè)設(shè)置有向外凸出的凸柱，所述凸柱分別垂直于對應(yīng)的連桿本體以及連接單元的直線溝槽，所述凸柱外端設(shè)有齒輪，通過所述執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動所述齒輪旋轉(zhuǎn)從而帶動所述連桿本體在對應(yīng)的直線溝槽的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。

作為上述展收模塊的優(yōu)選方案，所述連接單元的活動連接側(cè)面上的兩個壓片分別為第一壓片和第二壓片，所述第一壓片內(nèi)側(cè)以及對應(yīng)的連接單元的活動連接側(cè)面上設(shè)有容納所述凸柱的容納槽，所述第二壓片內(nèi)側(cè)設(shè)有與所述球形凸起相吻合的卡合槽。

作為上述展收模塊的優(yōu)選方案，所述第二壓片內(nèi)設(shè)置所述膨脹機構(gòu)。

作為上述展收模塊的優(yōu)選方案，所述執(zhí)行機構(gòu)為微電機或舵機。

作為上述展收模塊的優(yōu)選方案，所述壓片通過螺柱與所述對應(yīng)的連接單元固定連接在一起。

作為上述展收模塊的優(yōu)選方案，所述連桿本體末端與述連接單元的固定連接側(cè)面之間螺紋連接。

作為上述展收模塊的優(yōu)選方案，所述直線溝槽為矩形槽。

本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

本實用新型提供的一種智能多單元串并聯(lián)控制的展收模塊,包括連桿機構(gòu)和連接單元，連桿機構(gòu)的連桿本體首端的球面凸起與連接單元的活動連接側(cè)面上的半球形凹槽相配合形成球面副，通過執(zhí)行機構(gòu)控制球面副轉(zhuǎn)動，進而帶動對應(yīng)的連桿本體轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)多自由度的位姿變換，應(yīng)用于航天衛(wèi)星或者飛機時，能夠進行剛性-柔性的位姿變換，滿足多種任務(wù)的需求。該展收模塊采用多單元分布式智能控制，減少了時間消耗，并且通過相應(yīng)的協(xié)同算法，能夠?qū)崿F(xiàn)位姿準確、快速和平滑的變換。球面副對應(yīng)設(shè)置有膨脹機構(gòu)，能夠在連接單元達到目標位姿時鎖死球面副，完成位姿控制，避免因為慣性等原因?qū)е挛蛔诉\動偏差過大，減少誤差。

附圖說明

圖1為本實用新型包括四個連桿的展收模塊的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的后視圖。

圖3為本實用新型的單個連接單元的立體圖。

圖4為本實用新型的第一壓片的立體圖。

圖5為本實用新型的第二壓片的立體圖。

圖6為本實用新型的連桿本體的立體圖。

圖7為本實用新型包括16個連接單元的展收模塊的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標號：1-連接單元、11-活動連接側(cè)面、12-固定連接側(cè)面、13-直線溝槽、14-半球形凹槽、15-固定螺紋孔、2-連桿本體、21-球面凸起、22-凸柱、3-第一壓片、31-容納槽、4-第二壓片、41-卡合槽、5-螺柱。

具體實施方式

下面對本實用新型的實施例作詳細說明，本實施例在以本實用新型技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

參見圖1至圖7，本實施例公開了一種智能多單元串并聯(lián)控制的展收模塊,該展收模塊是經(jīng)中國國家自然科學基金項目'仿金花蛇軀體形變特征的空間展收機構(gòu)功能機理研究'的支持而設(shè)計出的，基金批準號為51275505。該展收模塊包括多個連桿機構(gòu),多個連桿機構(gòu)之間通過連接單元1相連接,連桿機構(gòu)包括連桿本體2,連桿本體2首端設(shè)有球面凸起21,連接單元1設(shè)有四個側(cè)面,連接單元1的四個側(cè)面中，其中兩個相鄰的側(cè)面為活動連接側(cè)面11，另外兩個相鄰的側(cè)面為固定連接側(cè)面12，連接單元1的兩個活動連接側(cè)面11上中間設(shè)有上下貫通的直線溝槽13，直線溝槽13為矩形槽。直線溝槽13中心設(shè)有半球形凹槽14，半球形凹槽14的直徑大于直線溝槽13的寬度；連接單元1的固定連接側(cè)面12上設(shè)有固定螺紋孔15，連桿本體2末端與其中一個連接單元1的固定連接側(cè)面12之間螺紋連接，連桿本體2首端與另一個連接單元1的活動連接側(cè)面11轉(zhuǎn)動連接，連桿本體2首端的球面凸起21與另一個連接單元1的活動連接側(cè)面11上的半球形凹槽14相配合形成球面副，并通過壓片從直線溝槽13兩側(cè)將球面凸起21卡緊在半球形凹槽14內(nèi)，壓片通過螺柱5與對應(yīng)的連接單元1固定連接在一起。為了避免相鄰的兩個活動連接側(cè)面11上螺紋孔的相互干涉，相鄰的兩個活動連接側(cè)面11上對應(yīng)的壓片的螺紋孔位置可開在不同地方。每個連桿本體2上還設(shè)置有執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)可采用微電機或舵機。執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動對應(yīng)的球面副轉(zhuǎn)動，進而帶動對應(yīng)的連桿本體2轉(zhuǎn)動，執(zhí)行機構(gòu)與控制器通訊連接并受控于控制器。連桿本體2首端的球面凸起21能在直線溝槽13內(nèi)進行0°～180°范圍的轉(zhuǎn)動。

具體設(shè)置中，連桿本體2首端的球面凸起21一側(cè)設(shè)置有向外凸出的凸柱22，凸柱22分別垂直于對應(yīng)的連桿本體2以及連接單元1的直線溝槽13，凸柱22外端設(shè)有齒輪(圖未示出)，齒輪可根據(jù)需要設(shè)計為外齒輪或內(nèi)齒輪，通過執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動齒輪旋轉(zhuǎn)從而帶動連桿本體2在對應(yīng)的直線溝槽13的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。

連接單元1的活動連接側(cè)面11上的兩個壓片分別為第一壓片3和第二壓片4，第一壓片3內(nèi)側(cè)以及對應(yīng)的連接單元1的活動連接側(cè)面11上設(shè)有容納凸柱22的容納槽31，第二壓片4內(nèi)側(cè)設(shè)有與球形凸起相吻合的卡合槽41。

每個連接單元1上安裝有采集對應(yīng)連接單元1位姿信息的傳感器(圖未示出)，活動連接側(cè)面11上的兩個壓片中第二壓片4上設(shè)置有膨脹機構(gòu)，傳感器、膨脹機構(gòu)均與控制器通訊連接，當傳感器檢測到對應(yīng)的連接單元1的位姿達到目標位姿時，控制器便會控制對應(yīng)的膨脹機構(gòu)將對應(yīng)的球面副鎖緊。

其中，可將第二壓片4本身作為一個膨脹機構(gòu)，第二壓片4的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以現(xiàn)有的靜壓膨脹芯軸為基礎(chǔ)進行非標設(shè)計。該第二壓片4設(shè)計為由內(nèi)筒和外筒組成，其中外筒外形設(shè)計為矩形狀，封住內(nèi)筒和外筒的兩端，內(nèi)筒和外筒之間的間隙形成環(huán)形的油腔，在油腔內(nèi)充滿液壓油，并對液壓油施加一定壓力，那么這個壓力就會以相等的數(shù)值傳到油腔的每一個部位的。如果把這兩個同心的圓筒的外筒壁做薄，則它受到壓力后，就會向外膨脹?，F(xiàn)有的靜壓膨脹芯軸一般采用脹緊螺釘對油腔加壓，配合扳手手動操作實現(xiàn)加壓或泄壓，不適宜自動化操作。本實用新型中的膨脹機構(gòu)中，采用電子膨脹閥的頂針作為膨脹機構(gòu)的驅(qū)動，在達到控制條件時，電子膨脹閥的頂針驅(qū)動膨脹機構(gòu)的脹緊螺釘加壓，完成膨脹變形，進而鎖緊球面副。從而避免了需要受熱的條件，而且電子膨脹閥也是智能機構(gòu)，方便與本專利的智能模塊相互拓展，更適合于航空航天作業(yè)。

本實用新型的是通過CAN總線連接各個電器部件進行通訊的。可根據(jù)需要，配置連桿機構(gòu)的數(shù)量，例如包括四個連桿機構(gòu)的展收模塊如圖1所示，包括十六個連接單元的展收模塊如圖7所述。

以下對本展收模塊的工作原理進行如下說明：

連桿本體2首端與連接單元1轉(zhuǎn)動連接，連桿本體2首端的球面凸起21與連接單元1的半球形凹槽14配合形成球面副，通過執(zhí)行機構(gòu)控制相應(yīng)的球面副轉(zhuǎn)動進而帶動連桿本體2在直線溝槽13內(nèi)0～180°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，執(zhí)行機構(gòu)主要控制球面副的角位移。連桿本體2的末端與連接單元1的固定連接側(cè)面12相固定連接，進而可以通過前一個球面副運動帶動后續(xù)連接單元1及連桿機構(gòu)運動。后續(xù)的連接單元1及連桿機構(gòu)運動除了被前述球面副帶動外，自身的連桿機構(gòu)也含有獨立的執(zhí)行機構(gòu)，根據(jù)控制要求通過自身球面副帶動自身連接單元1和連桿機構(gòu)運動。通過在相垂直的兩個平面上的運動，展收模塊實現(xiàn)了多個自由度的位姿變換。

以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。