一种可实现平面正八边形/空间球状转换的单自由度折展机构

本发明属于机构学应用，特别涉及到一种可实现平面正八边形/空间球状转换的单自由度折展机构。

背景技术：

1、空间可折展机构具有从收拢状态折展成预定构态的性质，具有高刚度、高可靠性、高稳定性等优点，在航空航天领域有着广泛的应用。随着科学技术的发展，对可展机构提出了越来越高的要求，然而现有的球状可展机构大多只能实现径向的缩放，鲜有机构可以在空间球状构型和平面规则构型之间灵活切换，已然不能满足可展机构多功能性的要求，限制了可展机构的发展及应用。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：提供一种可实现平面正八边形/空间球状转换的单自由度折展机构，通过连架杆进行驱动，实现转换机构在完全展开的平面正八边形构型和完全闭合的空间球状构型之间连续转换，且该机构在构型转换过程中，控制简便，运动平稳。

2、本发明采用的技术方案为一种可实现平面正八边形/空间球状转换的单自由度折展机构其特征是：包括机架，连架杆、第一连杆、v型连杆、第二连杆、i型偏置连杆、ii型偏置连杆、i型橡胶软垫、ii型橡胶软垫；所述连架杆一端设置有两个平行的转动副i和转动副ii；所述v型连杆设置有分支杆i和分支杆ii，顶端设置有两个平行的转动副i和转动副ii；所述i型偏置连杆和ii型偏置连杆各有一个偏置的转动副；

3、所述机架设置有八个分支杆，相邻两分支杆之间的夹角为45度，其中每个分支杆都与连架杆铰接连接；

4、所述连架杆设置有八个，其一端与机架分支杆铰接连接，另一端的转动副i和转动副ii分别与第一连杆铰接连接，且这两个转动副的轴线都与另一端的转动副的轴线垂直；

5、所述第一连杆设置有十六个，每两个为一组，其中一个一端与连架杆的转动副i铰接连接，另外一端与v型连杆的分支杆ii铰接连接；另外一个一端与连架杆的转动副ii铰接连接，另外一端与v型连杆的分支杆i铰接连接，另外七组的连接方式与之相同；

6、所述v型连杆设置有八个，其分支杆i和分支杆ii夹角为45度，都与第一连杆铰接连接，顶端转动副i和转动副ii分别与第二连杆铰接连接，顶端转动副i、转动副ii的轴线和分支杆i、分支杆ii轴线相互垂直；

7、所述第二连杆设置有十六个，连杆两端的转动副的轴线相互垂直，每两个为一组，其中一个一端与v型连杆的顶端转动副i铰接连接，另外一端与ii型偏置连杆铰接连接；另外一个一端与v型连杆的顶端转动副ii铰接连接，另外一端与i型偏置连杆铰接连接，另外七组的连接方式与之相同；

8、所述i型偏置连杆设置有八个，连杆两端的转动副的轴线相互垂直，其一端第二连杆铰接连接，另外一端的偏置转动副与ii型偏置连杆的偏置转动副铰接连接，且与i型橡胶软垫固定连接；

9、所述ii型偏置连杆设置有八个，连杆两端的转动副的轴线相互垂直，其一端与第二连杆铰接连接，另外一端的偏置转动副与i型偏置连杆的偏置转动副铰接连接，且与ii型橡胶软垫固定连接；

10、所述i型橡胶软垫设置有十六个，每两个为一组，分别与i型偏置连杆固定连接；

11、所述ii型橡胶软垫设置有八个，其与ii型偏置连杆固定连接；

12、通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：一种可实现平面正八边形/空间球状转换的单自由度折展机构，通过任意一个连架杆进行驱动，实现折展机构在完全展开的平面正八边形构型和完全闭合的空间球状体构型之间连续转换，该机构整体具有较高的刚度，且在转换的过程控制方便，运动平稳。

13、一种可实现平面正八边形/空间球状转换的单自由度折展机构，在完全展开的平面构型下呈现正八边形，具有规则的几何外形以及较大的展开面积；在完全闭合的空间构型下呈现球状，具有较强的刚度及空间容纳体积；在转换过程中呈现碗状环绕式包络空间；可用于可展机构的多形态模式工作场合，在太空/深海探索、大型建筑、末端抓手领域具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种可实现平面正八边形/空间球状转换的单自由度折展机构，其特征在于，包括机架(1)，连架杆(2)、第一连杆(3)、v型连杆(4)、第二连杆(5)、i型偏置连杆(6)、ii型偏置连杆(7)、i型橡胶软垫(8)和ii型橡胶软垫(9)；

2.根据权利要求1所述的一种可实现平面正八边形/空间球状转换的单自由度折展机构，其特征在于，所述i型橡胶软垫(8)设置有十六个，每两个为一组，分别与i型偏置连杆(6)固定连接；所述ii型橡胶软垫(9)设置有八个，其与ii型偏置连杆(7)固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种可实现平面正八边形/空间球状转换的单自由度折展机构，其特征在于，所述机架(1)相邻两机架分支杆(101)之间的夹角为45度。

4.根据权利要求1所述的一种可实现平面正八边形/空间球状转换的单自由度折展机构，其特征在于，分支杆i(401)和分支杆ii(402)的夹角为45度。

技术总结
本发明提供了一种可实现平面正八边形/空间球状转换的单自由度折展机构，属于机构学应用技术领域，包含机架，连架杆、第一连杆、V型连杆、第二连杆、I型偏置连杆、II型偏置连杆、I型橡胶软垫、II型橡胶软垫；所述连架杆一端设置有两个平行的转动副I和转动副II；所述V型连杆设置有分支杆I和分支杆II，顶端设置有两个平行的转动副I和转动副II；所述I型偏置连杆和II型偏置连杆各有一个偏置的转动副。通过任意一个连架杆进行驱动，实现转换机构在完全展开的平面正五边形构型和完全闭合的空间三十二面体构型之间连续转换，且控制方便，运动平稳。

技术研发人员：左浩然,刘婧芳,刘宇飞
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12