摘要：为实现对空间环境等离子体参数的测量,依据某航天任务要求,设计并制作了一种朗缪尔探针及其可展机构。该朗缪尔探针主要由传感器、电路盒和可展机构组成,具有锁紧模式和展开模式2种工作状态;可展机构由旋转部分和伸展部分组成,利用扭转弹簧和压缩弹簧进行驱动。为提高机构的尺寸稳定性,制作过程对各个筒体进行了时效和高低温定型处理,球形传感器表面采用金镀层以保证耐蚀性和导电性。通过在地面环境下的测试,验证了朗缪尔探针的可行性和正确性,对可展机构的研究具有实际意义。

摘要：从可展开的剪叉状连杆单元入手,利用其运动特性进行了步行机腿的构型设计,并就可展单元结构进行了物理性能分析,确定了步行机可展单元腿的基本构型;进行了可展机构腿的运动学分析,采用矢量法求解了腿部运动学正解,并给出了正解的解析表达式;同时与一般单开链两自由度连杆机构腿对比进行了承载能力分析,说明可展机构腿在行走作业时具有良好的克服非结构化路面的潜能以及良好的步态遍历性;根据运动学给出了腿部的工作空间,分析了工作空间内的力学分布情况;以四足步行机为例,进行了腿的尺度设计,给出了一种可展机构腿的整机实例。

摘要：基于正十二面体结构的特殊性和对称性,提出一种具有一个移动自由度的对称可展耦合机构。针对正十二面体包含的几何要素及空间布局,建立耦合框架结构,定义对应的构件类型并确定支链组成,根据各构件的连接情况设计3种类型替代构件,按照耦合框架结构用转动运动副(R副)将替代构件顺次连接,构建出机构基础模型。分析基本单元环的内部约束,在确定其具有可动性的基础上对机构基础模型的自由度及输出运动性质进行分析,设计出期望的对称耦合机构。建立耦合机构的三维实体模型,设置不同的驱动条件,通过Matlab获得节点构件和末端件的位移变化曲线,得到的结果与理论分析结果一致,表明提出的新机构是一种具有可展性的单移动自由度对称耦合机构。

摘要：雨伞的连杆机构是最经典的可展机构之一,它是由多个平面连杆或悬臂杆构建而成,呈现出来的是一种低刚度和低耦合性的肋式支撑结构。到目前为止,可用来构建高刚度伞状可展机构的空间闭环连杆可展单元很少。为此,开发一类含三转动副(3R)耦合支链的两层两环空间连杆,并以它们为单元构建多环耦合的伞状可展机构。基于自由度和对称性特征分析了此类两层两环空间连杆机构的结构形式。提出了一种简洁高效的模块化组合方法来综合两层两环空间连杆可展单元;根据机构的单自由度要求和结构的对称性建立了单元间的可动连接方式;根据综合得到的可展单元和单元间的可动连接方式构造出一族新型伞状可展机构。不同于传统的雨伞机构,这些新型伞状可展机构呈多环耦合状的桁架式结构,在航天装备、建筑结构、艺术结构等领域具有良好的应用前景。

摘要：利用矩阵凝聚法,推导出了一种五自由度剪式单元的有限元模型,并对一种圆柱式折叠结构进行了静力学分析。将拓扑优化中的SIMP法引入到可展机构的优化设计中,对可展机构进行了拓扑优化研究。分别以结构柔度最小化和结构效率最大化作为优化目标函数,对圆柱式折叠结构进行了拓扑布局优化。优化后的结构质量大大减轻,而结构效率得到提高。对结构的动力学性能进行了探讨。研究结果对可展机构的轻量化设计有一定帮助。

摘要：空间可展机构具有展开性能好、稳定性高、可延展性的特点,可适用于太阳能帆板展开机构、太空平面反射天线等领域,空间可展机构在展开和折叠时需要满足高精度、重量轻的要求,需要进一步对其进行模型设计分析与研究。为提高空间可展机构在展开和折叠时的运动精度,基于空间可展机构的杆件尺寸误差、装配误差和主动件角速度周期性波动误差的情况下,利用常规设计方法和可靠性设计方法分别对空间可展机构的驱动杆直径进行设计计算。结果表明:利用可靠性设计方法计算不仅可以起到优化杆件作用,还提高了可展机构的可靠度,验证了可靠性设计对于研究空间可展机构的可行性与有效性,同时对推进空间可展机构的工程应用具有一定的基础理论支撑与实际价值。

摘要：为分析Bennett单元阵列可展机构的几何特性、运动学特性和动力学特性,建立通用的Bennett单元阵列可展机构的运动学和动力学分析模型.采用拆解法将Bennett单元阵列可展机构中的单元机构分成4个空间串联开链机构;根据开链机构的特性,引入坐标变换法结合螺旋理论建立Bennett单元阵列可展机构的运动学分析模型,用虚功原理法将各空间串联开链机构组装在一起,构建动力学分析模型和动力学分析方法;以4×4 Bennett单元阵列可展机构为例分析其运动学和动力学,并用仿真和实验来验证所建立的动力学分析模型和动力学分析方法.结果表明:算例中的Bennett单元阵列可展机构在其运动范围内运动平稳,对角线上的单元机构距离驱动单元愈远,其驱动角的角速度和角加速度变化范围越大.广义力矩的变化比较平缓,在其运动范围内不会引起较大冲击.仿真结果、实验结果与运动学和动力分析模型计算结果吻合较好,说明该运动学和动力学分析模型和方法是准确的,可以用来指导Bennett单元阵列可展机构的构型设计、轨迹规划和动力系统参数的选定等.

摘要：将Hart直线机构和剪叉机构相结合,提出一种仅含转动副的直线可展单元,并设计得到一种精确直线可展机构。根据机构结构学分析理论,阐述可展机构的模块化组成原理,将机构的组成分解为底部模块、中部模块和顶部模块,3种模块均由直线可展单元构成;对单个直线可展单元进行运动学建模,结合机构的模块化组成原理,推导得到任意模块间的运动学递推关系,求解得到多层模块条件下机构的整体运动学模型,运用Lagrange方程构建机构的整体动力学模型;以3层可展机构为例,对其进行动力学数值计算和虚拟仿真,验证所建运动学和动力学模型的正确性和有效性。通过给定末端执行器的输出运动规律,求解得到机构所需的驱动力矩,结果表明:末端执行器为正弦加速度曲线时,机构在整个工作周期内无冲击,运动稳定性好。

摘要：为解决现有缆索检测机器人对多直径缆索互换性较低与抱缆力不能自适应调整问题,提出一种具有可折展结构、可适应多种直径尺寸(68 mm~195 mm)斜拉索的缆索检测机器人运动机构设计。基于SolidWorks建立机器人三维模型,利用旋量理论及图论对机器人折展机构自由度与运动姿态进行数学建模与分析,通过有限元软件ANSYS对折展机构进行以优化模态为目标的拓扑优化与验证。结果表明,机器人可进行单自由度折展运动,可折展直径65 mm~300 mm,结构优化后机构各姿态一阶模态特征值最低提升至134.5 Hz,校核其最大应力值114.67 MPa,满足强度要求。经制作样机并实验,验证得到实际工况下的最大应力值为116.55 MPa,且振动试验中未发现明显的共振、变形或断裂现象,本研究可为同领域机器人运动机构结构设计与优化提供参考。

摘要：将筝形直线机构与剪叉机构结合,提出一种仅含转动副的筝形直线可展单元,并设计得到一种筝形直线可展机构。根据机构结构学分析理论,阐述了筝形直线可展机构的模块化组成原理,并将其分解为外部模块和中间模块,两种模块均由筝形直线可展单元构成;对单个的筝形直线可展机构进行运动学建模,结合其模块化组成原理,得到相邻模块间的运动学递推关系,并以此为基础,运用Lagrange方法建立筝形直线可展机构整体动力学模型;以6层可展机构为例,对其进行动力学数值计算和虚拟仿真,通过设置末端执行器的输出运动规律,求解得到机构所需的驱动力矩,验证所建运动学和动力学模型的正确性和有效性。研究结果表明:当末端执行器的输出运动规律为正弦加速度曲线时,机构在整个运动过程中稳定性好,无冲击影响。