[发明专利]可折叠成直线的空间棱柱型可展单元机构构型综合方法

说明书

可折叠成直线的空间棱柱型可展单元机构构型综合方法，它涉及一种可展单元机构构型综合方法，以解决人工机构综合时效率低且易发生遗漏的现象的问题，构型综合方法通过如下步骤进行：1)根据铰接桁架体系的稳定性判定准则，建立空间棱柱型可展单元机构的静定桁架结构及邻接矩阵；2)采用胚图插点法，以静定桁架图谱为胚图，在适当的位置插入一定数量的二度点，进而将静定桁架结构转化为空间可展单元机构；3)对综合出来的可展单元机构进行同构判别，剔除构型重合的构型，得出不重构的空间棱柱型可展单元机构。本发明可用于组装抛物面天线等空间可展机构所需的可折叠成直线的空间棱柱型单元机构的构型综合设计。

技术领域

本发明涉及一种可展单元机构构型综合方法，具体涉及一种基于图论的可折叠成直线的空间棱柱型可展单元机构构型综合方法，可用于组装卫星抛物面天线、空间平面天线支撑背架、双层环形桁架式可展开天线、太阳能电池阵支撑架等空间可展机构所需的可折叠成直线的空间棱柱型机构单元的构型综合设计，属于可展单元机构构型的技术领域。

背景技术

随着航天器功能日益复杂，对航天器的口径和面积的需求大幅增长，如国际空间站这样复杂大型的航天器，天阳能电池阵面积庞大，但航天器的包络尺寸却受到运载火箭有效载荷舱容积的限制，这就需要在发射阶段可以收缩为体积很小，而在运行阶段又能展开成大面积或者体积的高折叠比可展机构。可展机构在空间站、通讯卫星平台、太空望远镜、航天飞机、星球探测器等航天器上被广泛采用。如空间站基础骨架、可展开/收拢的空间机械臂、空间伸展臂、大口径可展开天线、大型柔性太阳帆板支架等。

空间可展机构通常分为三种：杆状可展机构、面状可展机构和体状可展机构。其中，这三类可展机构都可以通过空间可展单元在一维、二维、三维方向上阵列组合而得到。当前国外已成功研制多种类型的铰接式可展机构，如美国用于三维地形观测的60m可折展雷达支撑臂、国际空间站主太阳翼支撑龙骨、俄罗斯“联盟号”飞船上的四面体构架天线、美国Thuraya通信卫星上直径达12m的环形桁架式天线、日本ETS-8卫星上的13m口径构架型天线等。未来星球探测、太空组装与操作、太空建设、太空运输等作业，都需要宇航空间可折展机构来完成相应的作业。为此，我国相关科研机构对空间可展机构开展了一系列前瞻性的研究工作，并取得一定成果，但是目前尚无大型复杂的空间可展机构付诸应用。构型综合方面大都建立在人工劳动的基础上，过程繁琐，重复性工作量大，效率低且易发生遗漏现象。

发明内容

本发明提供可折叠成直线的空间棱柱型可展单元机构构型综合方法，该方法能够系统、全面有效的求解可构成空间可展开机构的空间棱柱型可展单元机构机构综合的问题，可实现构型综合的自动化，以解决人工机构综合时效率低且易发生遗漏的现象的问题。

本发明为解决上述问题采取的技术方案：

可折叠成直线的空间棱柱型可展单元机构构型综合方法，它通过如下步骤进行：

1)根据铰接桁架体系的稳定性判定准则，建立空间棱柱型可展单元机构的静定桁架结构及邻接矩阵；

2)采用胚图插点法，以静定桁架图谱为胚图，在适当的位置插入一定数量的二度点，将某些固定长度的杆转换为可变长度的杆，进而将静定桁架结构转化为空间可展单元机构；

3)对综合出来的可展单元机构进行同构判别，剔除构型重合的构型，得出不重构的空间棱柱型可展单元机构。