1.本实用新型涉及涉及一种折展机构，特别是一种伸缩铰链式多构态可变空间折展机构。
背景技术：
2.随着我国航天事业的蓬勃发展，在不同的航天任务中各类型的空间折展机构都得到了快速发展和应用，如折展太阳能电池板、空间站基础骨架、空间机械臂、空间伸展臂、大口径折展天线、大型太阳帆板支架等，也因此对航天工程中的空间折展机构也提出了更高的要求。因航天运载装置的空间限制，空间机构必须在发射阶段具备折叠功能，待航天器进入轨道后在展开至工作状态。目前空间折展机构多数是通过折展单元的拓扑或阵列构成的，但是工作构型单一，不能有效应对不同形式下的工作环境。
3.中国专利201910800509.7公开了一种四面体折叠单元及空间可展机构，该机构具有折叠比大、可靠性高等特点，但该机构构态单一，只有一种折叠构态；中国专利201610514973.6公开了剪叉联动式过约束可展单元及其组成的空间可展机构，该机构同样只具备张开与收缩两种构态。目前尚未见到一种具有折叠比大、可靠性高、稳定性强、空间折叠简单且可在多种构态中来回转变的空间折展机构的实用新型设计。
技术实现要素：
4.本实用新型的目的是提供一种伸缩铰链式多构态可变空间折展机构，它能构根据工作环境需求，在各个构态中灵活转变，具有折叠比大、可靠性高、稳定性强、空间折叠简单等特点。
5.本实用新型通过以下技术方案实现上述目的：
6.一种伸缩铰链式多构态可变空间折展机构，包括基座、第一连架杆、第二连架杆、第三连架杆、第四连架杆、第一摆杆、第二摆杆、第三摆杆、第四摆杆、第一连接铰链、第二连接铰链、第三连接铰链、第四连接铰链、第五连接铰链、第六连接铰链、第七连接铰链、第八连接铰链、两自由度复合铰链一、两自由度复合铰链二、两自由度复合铰链三、两自由度复合铰链四、两自由度复合铰链五、两自由度复合铰链六、两自由度复合铰链七、两自由度复合铰链八、二级伸缩杠一、二级伸缩杠二、二级伸缩杠三、二级伸缩杠四、二级伸缩杠五、二级伸缩杠六、二级伸缩杠七、二级伸缩杠八、复合铰链接头一、复合铰链接头二、复合铰链接头三、复合铰链接头四，具体结构和连接方式如下，
7.所述第一连接铰链与基座通过转动副相连，第二连接铰链与基座通过转动副相连，第三连接铰链与基座通过转动副相连，第四连接铰链与基座通过转动副相连；
8.所述第一连架杆与第一连接铰链通过转动副相连，第二连架杆与第二连接铰链通过转动副相连，第三连架杆与第三连接铰链通过转动副相连，第四连架杆与第四连接铰链通过转动副相连；
9.所述第五连接铰链固定安装在第一连架杆上，第六连接铰链固定安装在第二连架
杆上，第七连接铰链固定安装在第三连架杆上，第八连接铰链固定安装在第四连架杆上；
10.所述第一摆杆与第五连接铰链通过转动副相连，第二摆杆与第六连接铰链通过转动副相连，第三摆杆与第七连接铰链通过转动副相连，第四摆杆与第八连接铰链通过转动副相连；
11.所述第一复合铰链接头固定安装在第一摆杆上，第二复合铰链接头固定安装在第二摆杆上，第三复合铰链接头固定安装在第二摆杆上，第四复合铰链接头固定安装在第四摆杆上；
12.所述两自由度复合铰链一由第九连接铰链与第十连接铰链通过转动副相连，两自由度复合铰链二由第十一连接铰链与第十二连接铰链通过转动副相连，两自由度复合铰链三由第十三连接铰链与第十四连接铰链通过转动副相连，两自由度复合铰链四由第十五连接铰链与第十六连接铰链通过转动副相连，两自由度复合铰链五由第十七连接铰链与第十八连接铰链通过转动副相连，两自由度复合铰链六由第十九连接铰链与第二十连接铰链通过转动副相连，两自由度复合铰链七由第二十一连接铰链与第二十二连接铰链通过转动副相连，两自由度复合铰链八由第二十三连接铰链与第二十四连接铰链通过转动副相连；
13.所述两自由度复合铰链由两个转动副轴线相互垂直的转动副组成；
14.所述两自由度复合铰链一与复合铰链接头一通过转动副相连，两自由度复合铰链二与复合铰链接头一通过转动副相连，两自由度复合铰链三与复合铰链接头二通过转动副相连，两自由度复合铰链四与复合铰链接头二通过转动副相连，两自由度复合铰链五与复合铰链接头三通过转动副相连，两自由度复合铰链六与复合铰链接头三通过转动副相连，两自由度复合铰链七与复合铰链接头四通过转动副相连，两自由度复合铰链八与复合铰链接头四通过转动副相连；
15.所述两自由度复合铰链的两个转动副轴线与复合铰链接头转动副轴线相互垂直，可视为球副；
16.所述两自由度复合铰链一与复合铰链接头一通过转动副相连，两自由度复合铰链二与复合铰链接头一通过转动副相连，两自由度复合铰链三与复合铰链接头二通过转动副相连，两自由度复合铰链四与复合铰链接头二通过转动副相连，两自由度复合铰链五与复合铰链接头三通过转动副相连，两自由度复合铰链六与复合铰链接头三通过转动副相连，两自由度复合铰链七与复合铰链接头四通过转动副相连，两自由度复合铰链八与复合铰链接头四通过转动副相连；
17.所述二级伸缩杠一由伸缩杆一、伸缩杆二与伸缩杆三组成，伸缩杆三可在伸缩杆二内滑动构成移动副，伸缩杆二可在伸缩杆一内滑动构成移动副，二级伸缩杠二由伸缩杆四、伸缩杆五与伸缩杆六组成，伸缩杆四可在伸缩杆五内滑动构成移动副，伸缩杆五可在伸缩杆六内滑动构成移动副，二级伸缩杠三由伸缩杆七、伸缩杆八与伸缩杆九组成，伸缩杆九可在伸缩杆八内滑动构成移动副，伸缩杆八可在伸缩杆七内滑动构成移动副，二级伸缩杠四由伸缩杆十、伸缩杆十一与伸缩杆十二组成，伸缩杆十可在伸缩杆十一内滑动构成移动副，伸缩杆十一可在伸缩杆十二内滑动构成移动副，二级伸缩杠五由伸缩杆十三、伸缩杆十四与伸缩杆十五组成，伸缩杆十五可在伸缩杆十四内滑动构成移动副，伸缩杆十四可在伸缩杆十三内滑动构成移动副，二级伸缩杠六由伸缩杆十六、伸缩杆十七与伸缩杆十八组成，伸缩杆十六可在伸缩杆十七内滑动构成移动副，伸缩杆十七可在伸缩杆十八内滑动构成移
动副，二级伸缩杠七由伸缩杆十九、伸缩杆二十与伸缩杆二十一组成，伸缩杆二十一可在伸缩杆二十内滑动构成移动副，伸缩杆二十可在伸缩杆十九内滑动构成移动副，二级伸缩杠八由伸缩杆二十二、伸缩杆二十三与伸缩杆二十四组成，伸缩杆二十二可在伸缩杆二十三内滑动构成移动副，伸缩杆二十三可在伸缩杆二十四内滑动构成移动副。
18.所述二级伸缩杠一与两自由度复合铰链一通过转动副相连，二级伸缩杠二与二级伸缩杠一通过转动副相连，二级伸缩杠二与两自由度复合铰链二通过转动副相连，二级伸缩杠三与两自由度复合铰链三通过转动副相连，二级伸缩杠四与二级伸缩杠三通过转动副相连，二级伸缩杠四与两自由度复合铰链四通过转动副相连，二级伸缩杠五与两自由度复合铰链五通过转动副相连，二级伸缩杠六与二级伸缩杠五通过转动副相连，二级伸缩杠六与两自由度复合铰链六通过转动副相连，二级伸缩杠七与两自由度复合铰链七通过转动副相连，二级伸缩杠八与二级伸缩杠七通过转动副相连，二级伸缩杠八与两自由度复合铰链八通过转动副相连。
19.本实用新型可以带来的增益效果如下：
20.1、本实用新型的可展机构通过折叠或展开运动可以实现平面-空间的多构态变化，能够实现从平面构态变换成正方体、四面体、五面体、四棱锥、折叠构态和平面构态等不同构态。
21.2、本实用新型的可展机构可作为空间可展机构的组成单元，通过不同铰链的连接，拓扑阵列组成多种构态的空间可展机构，满足作业需求。
22.3、本实用新型的可展机构具备构件组成简单、连接方式简单、折叠状态多、折叠比大、展开稳定等优点。
附图说明
23.图1是本实用新型所述的可变空间折展机构的初始构态结构示意图一。
24.图2是本实用新型所述的可变空间折展机构的二级伸缩杠结构示意图。
25.图3是本实用新型所述的可变空间折展机构的初始构态结构示意图二。
26.图4是实用新型所述的可变空间折展机构的的局部放大图。
27.图5是本实用新型所述的可变空间折展机构的构态二工作状态图。
28.图6是本实用新型所述的可变空间折展机构的构态三工作状态图。
29.图7是本实用新型所述的可变空间折展机构的构态四工作状态图。
30.图8是本实用新型所述的可变空间折展机构的构态五工作状态图。
31.图9是本实用新型所述的可变空间折展机构的构态六工作状态图。
32.图10是本实用新型所述的可变空间折展机构的构态七工作状态图。
33.图11是本实用新型所述的可变空间折展机构的构态八工作状态图。
34.图12是本实用新型所述的可变空间折展机构的构态九工作状态图。
35.图13是本实用新型所述的可变空间折展机构的构态十工作状态图。
36.图14是本实用新型所述的可变空间折展机构的构态十一工作状态图。
37.图15是本实用新型所述的可变空间折展机构的构态十二工作状态图。
38.图中标记为：1.第九连接铰链；2.第十连接铰链；3.第一复合铰链接头；4. 第十一连接铰链；5.第十二连接铰链；6.伸缩杆一；7.伸缩杆六；8.第十三连接铰链；9.第十四连接
铰链；10.第二复合铰链接头；11.第十五连接铰链；12.第十六连接铰链；13.第二摆杆；14.伸缩杆七；15.第五连接铰链；16.第一连架杆； 17.第二连架杆；18.第六连接铰链；19.第二连接铰链；20.伸缩杆二十四；21.伸缩杆十九；22.第二十四连接铰链；23.第二十三连接铰链；24.第四复合铰链接头； 25.第二十二连接铰链；26.第二十一连接铰链；27.伸缩杠十八；28.第四摆杆； 29.伸缩杆十三；30.第二十连接铰链；31.第十九连接铰链；32.第三复合铰链接头；33.第十八连接铰链；34.第十七连接铰链；35.伸缩杆十二；36.第三摆杆； 37.第八连接铰链；38.第四连架杆；39.第四连接铰链；40.第一连接铰链；41.基座；42.第三连接铰链；43.第三连架杆；44.伸缩杠十七；45.伸缩杠十六；46.伸缩杠十五；47.伸缩杠十四；48.伸缩杠二十；49.伸缩杠二十一；50.伸缩杠二十二；51.伸缩杠二十三；52.伸缩杠十一；53.伸缩杠十；54.伸缩杠九；55.伸缩杠八；56.伸缩杆二；57.伸缩杠三；58.伸缩杠四；59.伸缩杠五；60.第一摆杆；61. 第七连接铰链；62.二级伸缩杠一；63.二级伸缩杠二；64.二级伸缩杠三；65.二级伸缩杠四；66.二级伸缩杠五；67.二级伸缩杠六；68.二级伸缩杠七；69.二级伸缩杠八；70.两自由度复合铰链一；71.两自由度复合铰链二；72.两自由度复合铰链三；73.两自由度复合铰链四；74.两自由度复合铰链五；75.两自由度复合铰链六；76.两自由度复合铰链七；77.两自由度复合铰链八。
具体实施方式
39.下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步的描述。
40.如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15所示，本实用新型所述的一种伸缩铰链式多构态可变空间折展机构，具体结构和连接关系为：
41.所述第一连接铰链40与基座41通过转动副相连，第二连接铰链19与基座 41通过转动副相连，第三连接铰链42与基座41通过转动副相连，第二连接铰链1919与基座41通过转动副相连；所述第一连架杆16与第一连接铰链40通过转动副相连，第二连架杆17与第二连接铰链19通过转动副相连，第三连架杆43与第三连接铰链42通过转动副相连，第四连架杆38与第二连接铰链19 通过转动副相连；所述第五连接铰链15固定安装在第一连架杆16上，第六连接铰链18固定安装在第二连架杆17上，第七连接铰链61固定安装在第三连架杆43上，第八连接铰链37固定安装在第四连架杆38上；所述第一摆杆60与第五连接铰链15通过转动副相连，第二摆杆13与第六连接铰链18通过转动副相连，第三摆杆36与第七连接铰链61通过转动副相连，第四摆杆28与第八连接铰链37通过转动副相连；所述第一复合铰链接头33固定安装在第一摆杆60 上，第二复合铰链接头10固定安装在第二摆杆13上，第三复合铰链接头32固定安装在第二摆杆13上，第四复合铰链接头24固定安装在第四摆杆28上；所述两自由度复合铰链一70由第九连接铰链1与第十连接铰链2通过转动副相连，两自由度复合铰链二71由第十一连接铰链4与第十二连接铰链5通过转动副相连，两自由度复合铰链三72由第十三连接铰链8与第十四连接铰链9通过转动副相连，两自由度复合铰链四73由第十五连接铰链11与第十六连接铰链12通过转动副相连，两自由度复合铰链五74由第十七连接铰链34与第十八连接铰链33通过转动副相连，两自由度复合铰链六75由第十九连接铰链31与第二十连接铰链30通过转动副相连，两自由度复合铰链七76由第二十一连接铰链26 与第二十二连接铰链25通过转动副相连，两自由度复合铰链八77由第二十三连接铰链23与第二十四连接铰链22通过转动副相连；所述两自由度复合铰链由两个转动副轴线相互垂直
的转动副组成；
42.所述两自由度复合铰链一70与第一复合铰链接头3通过转动副相连，两自由度复合铰链二71与第一复合铰链接头3通过转动副相连，两自由度复合铰链三72与第二复合铰链接头10通过转动副相连，两自由度复合铰链四73与第二复合铰链接头10通过转动副相连，两自由度复合铰链五74与第三复合铰链接头32通过转动副相连，两自由度复合铰链六75与第三复合铰链接头32通过转动副相连，两自由度复合铰链七76与第四复合铰链接头24通过转动副相连，两自由度复合铰链八77与第四复合铰链接头24通过转动副相连；所述两自由度复合铰链的两个转动副轴线与复合铰链接头转动副轴线相互垂直，可视为球副；所述两自由度复合铰链一70与第一复合铰链接头3通过转动副相连，两自由度复合铰链二71与第一复合铰链接头3通过转动副相连，两自由度复合铰链三72与第二复合铰链接头10通过转动副相连，两自由度复合铰链四73与第二复合铰链接头10通过转动副相连，两自由度复合铰链五74与第三复合铰链接头32通过转动副相连，两自由度复合铰链六75与第三复合铰链接头32通过转动副相连，两自由度复合铰链七76与第四复合铰链接头24通过转动副相连，两自由度复合铰链八77与第四复合铰链接头24通过转动副相连；所述二级伸缩杠一62由伸缩杆一6、伸缩杆二56与伸缩杆三57组成，伸缩杆三57可在伸缩杆二56内滑动构成移动副，伸缩杆二56可在伸缩杆一6内滑动构成移动副，二级伸缩杠二63由伸缩杆四58、伸缩杆五59与伸缩杆六7组成，伸缩杆四58 可在伸缩杆五59内滑动构成移动副，伸缩杆五59可在伸缩杆六7内滑动构成移动副，二级伸缩杠三64由伸缩杆七14、伸缩杆八55与伸缩杆九54组成，伸缩杆九54可在伸缩杆八55内滑动构成移动副，伸缩杆八55可在伸缩杆七14 内滑动构成移动副，二级伸缩杠四65由伸缩杆十53、伸缩杆十一52与伸缩杆十二35组成，伸缩杆十53可在伸缩杆十一52内滑动构成移动副，伸缩杆十一 52可在伸缩杆十二35内滑动构成移动副，二级伸缩杠五66由伸缩杆十三29、伸缩杆十四47与伸缩杆十五46组成，伸缩杆十五46可在伸缩杆十四47内滑动构成移动副，伸缩杆十四47可在伸缩杆十三29内滑动构成移动副，二级伸缩杠六67由伸缩杆十六45、伸缩杠十七44与伸缩杆十八27组成，伸缩杆十六 45可在伸缩杠十七44内滑动构成移动副，伸缩杠十七44可在伸缩杆十八27内滑动构成移动副，二级伸缩杠七68由伸缩杆十九21、伸缩杆二十48与伸缩杆二十一组成，伸缩杆二十一可在伸缩杆二十48内滑动构成移动副，伸缩杆二十 48可在伸缩杆十九21内滑动构成移动副，二级伸缩杠八69由伸缩杆二十二50、伸缩杆二十三51与伸缩杆二十四20组成，伸缩杆二十二50可在伸缩杆二十三 51内滑动构成移动副，伸缩杆二十三51可在伸缩杆二十四20内滑动构成移动副；
43.所述二级伸缩杠一62与第一复合铰链接头3通过转动副相连，二级伸缩杠二63与二级伸缩杠一62通过转动副相连，二级伸缩杠二63与第二复合铰链接头10通过转动副相连，二级伸缩杠三64与第二复合铰链接头10通过转动副相连，二级伸缩杠四65与二级伸缩杠三64通过转动副相连，二级伸缩杠四65与第三复合铰链接头32通过转动副相连，二级伸缩杠五66与第三复合铰链接头 32通过转动副相连，二级伸缩杠六67与二级伸缩杠五66通过转动副相连，二级伸缩杠六67与第四复合铰链接头24通过转动副相连，二级伸缩杠七68与第四复合铰链接头24通过转动副相连，二级伸缩杠八69与二级伸缩杠七68通过转动副相连，二级伸缩杠八69与第一复合铰链接头3通过转动副相连。
44.本实用新型的工作原理是：当第一连架杆16、第二连架杆17、第三连架杆 43、第四
连架杆38分别垂直基座41时，此时第一连接铰链40、第二连接铰链 19、第三连接铰链42、第四连接铰链39与基座41相连的转动副被锁住，二级伸缩杠一62与二级伸缩杠二63、二级伸缩杠三64与二级伸缩杠四65、二级伸缩杠五66与二级伸缩杠六67、二级伸缩杠七68与二级伸缩杠八69相连的转动副被锁住，二级伸缩杠一62、二级伸缩杠二63、二级伸缩杠三64、二级伸缩杠四65、二级伸缩杠五66、二级伸缩杠六67、二级伸缩杠七68、二级伸缩杠八 69处于收缩状态的极限位置，此时为初始构态如图1所示，即正方体构态。
45.在初始构态的状态下，当第一摆杆60绕着第五连接铰链15向外侧转动九十度时，第一摆杆60绕着第五连接铰链15相连的转动副被锁住，二级伸缩杠一62、二级伸缩杠二63、二级伸缩杠七68、二级伸缩杠八69处于伸出状态，此时为构态二如图5所示，即六面体构态。
46.在构态二的状态下，当第二摆杆13绕着第六连接铰链18向外侧转动九十度时，第二摆杆13绕着第六连接铰链18相连的转动副被锁住，二级伸缩杠一62、二级伸缩杠二63、二级伸缩杠三64、二级伸缩杠四65、二级伸缩杠七68、二级伸缩杠八69处于伸出状态，此时为构态三如图6所示，即五面体构态。
47.在构态三的状态下，当第三摆杆36绕着第七连接铰链61向外侧转动九十度时，第三摆杆36绕着第七连接铰链61相连的转动副被锁住，二级伸缩杠一 62、二级伸缩杠二63、二级伸缩杠三64、二级伸缩杠四65、二级伸缩杠五66、二级伸缩杠六67、二级伸缩杠七68、二级伸缩杠八69处于伸出状态，此时为构态四如图7所示，即四面体构态。
48.在构态四的状态下，当第四摆杆28绕着第八连接铰链37向外侧转动九十度时，第四摆杆28绕着第八连接铰链37相连的转动副被锁住，二级伸缩杠一 62、二级伸缩杠二63、二级伸缩杠三64、二级伸缩杠四65、二级伸缩杠五66、二级伸缩杠六67、二级伸缩杠七68、二级伸缩杠八69处于伸出状态，此时为构态五如图8所示，即机构的展开构态。
49.在构态五的状态下，当第二摆杆13与第四摆杆28分别绕着第六连接铰链 18与第八连接铰链37向内侧转动五十度时，第二摆杆13与第六连接铰链18与第四摆杆28与第八连接铰链37相连的转动副被锁住，二级伸缩杠一62、二级伸缩杠二63、二级伸缩杠三64、二级伸缩杠四65、二级伸缩杠五66、二级伸缩杠六67、二级伸缩杠七68、二级伸缩杠八69同时缩短一部分，此时为构态六如图9所示，即第一四棱锥构态。
50.在构态六的状态下，当第一摆杆60与第三摆杆36分别绕着第五连接铰链 15与第七连接铰链61向内侧转动至所有二级伸缩杠收缩的极限位置时，第一摆杆60与第五连接铰链15与第三摆杆36与第七连接铰链61相连的转动副被锁住，此时为构态十的船型结构如图13所示。
51.在构态五的状态下，当二级伸缩杠五66与二级伸缩杠六67的相连的转动副锁住状态被解除，二级伸缩杠五66可以相对二级伸缩杠六67转动，第三连接铰链42与第四连接铰链39分别绕着基座41相向转动至如图10所示位置时，第三连接铰链42、第四连接铰链39与基座41相连的转动副被锁住，二级伸缩杠一62、二级伸缩杠二63、二级伸缩杠三64、二级伸缩杠四65、二级伸缩杠七68、二级伸缩杠八69处于部分伸出状态，二级伸缩杠五66相对二级伸缩杠旋转至一定角度，此时为该机构的构态七，即三棱柱构态。
52.在构态七的状态下，当二级伸缩杠一62与二级伸缩杠二63的相连的转动副锁住状态被解除，二级伸缩杠一62可以相对二级伸缩杠二63转动，第一连接铰链40与第二连接铰链19分别绕着基座41相向转动至如图11所示位置时，第一连接铰链40、第二连接铰链19与
基座41相连的转动副被锁住，二级伸缩杠三64、二级伸缩杠四65、二级伸缩杠七68、二级伸缩杠八69处于部分伸出状态，二级伸缩杠一62相对二级伸缩杠二63旋转了一定角度，此时为该机构的构态八，即第二展开状态。
53.在构态八的状态下，当第一摆杆60、第二摆杆13分别绕着第五转动铰链、第六转动铰链向第一连架杆16、第二连架杆17方向转动，第三摆杆36、第四摆杆28也分别绕着第七转动铰链、第八转动铰链向第一摆杆60及第二摆杆13 运动方向的相反转动，第一连接铰链40、第二连接铰链19、第三连接铰链42、第四连接铰链39与基座41的转动副被锁住，二级伸缩杠的相互状态与构态七保持一致，此时机构运动至如图12，为该机构的构态九即第一折叠构态。
54.在构态四的状态下，解除第一连架杆16与第一连接铰链40、第二连架杆 17与第二连接铰链19、第三连架杆43与第三连接铰链42、第四连架杆38与第四连接铰链39相连的转动副的锁住状态，第一连架、第二连架杆17、第三连架杆43、第四连架杆38分别绕着第一连接铰链40、第二连接铰链19、第三连接铰链42、第四连接铰链39转动四十五度，二级伸缩杠一62、二级伸缩杠二63、二级伸缩杠三64、二级伸缩杠四65、二级伸缩杠五66、二级伸缩杠六67、二级伸缩杠七68、二级伸缩杠八69同时收缩了一部分，此时为构态十一如图14 所示，即第二四棱锥构态。
55.在构态十一的状态下，解除二级伸缩杠一62与二级伸缩杠二63、二级伸缩杠三64与二级伸缩杠四65、二级伸缩杠五66与二级伸缩杠六67、二级伸缩杠七68与二级伸缩杠八69相连的转动副的锁住状态，
56.第一连架、第二连架杆17、第三连架杆43、第四连架杆38分别绕着第一连接铰链40、第二连接铰链19、第三连接铰链42、第四连接铰链39继续转动至图15位置，此时为构态十二即该机构的第二折叠构态。