CN111806724A - 卫星及空间站机械臂展开控制判定系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械臂展开过程，具体涉及一种机械臂展开控制判定系统及方法，可应用于卫星及空间站中的机械臂。本发明的目的是解决现有电磁控制法中基于光电法的机械臂展开状态判定系统及方法存在判定不准确和消耗大量电能的技术问题，提供一种卫星及空间站机械臂展开控制判定系统及方法。该系统的改进之处在于：靠近相邻机械杆的关节处设置有电容传感器；所述电容传感器包括传感器主体和金属极板，分别固定设置于关节两侧的机械杆上，并满足机械臂展开到位时电容传感器的电容值最大，通过电容传感器输出电容值判断展开状态。该方法利用该系统进行。

Description

卫星及空间站机械臂展开控制判定系统及方法

技术领域

本发明涉及机械臂展开过程，具体涉及一种机械臂展开控制判定系统及方法，可应用于卫星及空间站中的机械臂。

背景技术

随着航天技术的不断发展，微纳卫星的研制越来越多。为完成工作任务，微纳卫星上会搭载多种载荷，为实现卫星的小型化、轻量化和方便其发射，目前的卫星都会采用折叠结构。在卫星发射过程中，各载荷处于收缩状态，以保证发射过程中卫星和载荷的安全，当卫星到达预定轨道开始工作时，各载荷展开，根据各自不同的功能位于卫星的不同侧面，卫星工作完成时，各载荷收缩回来。

各种载荷的收缩和展开(收展)会用到折叠式机械臂，折叠式机械臂的收展主要通过以下两种方式实现：

第一种是火工品法。这种收展方法只能展开一次，成本高，且存在安全隐患，仅适用于一些特殊场合。

第二种是电磁控制法。如公开号为CN109253358A的专利文献中，公开了一种基于光电法的太空可自动展开自拍支架(实质上是一种机械臂)，如图1至3所示，该自拍支架的结构组成主要有：固定座11及安装于固定座11上的第一固定杆1、第二固定杆2、第三固定杆3、第一移动杆4、第二移动杆5、第一关节6、第二关节7、第一电磁锁紧装置8、第二电磁锁紧装置9和相机安装座10，相机安装座10用于安装相机12。

第一移动杆4通过第一关节6与第一固定杆1连接。第一关节6处设有第一扭簧61，在第一扭簧61的推动下，第一移动杆4可以相对第一固定杆1转动。在第一关节6上装有第一光电开关62，当第一移动杆4碰到第一关节6时，第一光电开关62就会得到触发信号，向系统返回第一移动杆4已展开的状态信息。在第一移动杆4的一头固定着第二关节7，第二关节7与第三固定杆3之间有第一电磁锁紧装置8，将第一移动杆4锁定在第三固定杆3上。

第二移动杆5通过第二关节7与第一移动杆4连接。第二关节7处设有第二扭簧71。在第二扭簧71的推动下，第二移动杆5可以相对第一移动杆4转动。在第二关节7上装有第二光电开关72，当第二移动杆5碰到第二关节7时，第二光电开关72就会得到触发信号，向系统返回第二移动杆5已展开的状态信息。在第二移动杆5的另一头固定着相机安装座10，相机安装座10与第二固定杆2之间有第二电磁锁紧装置9，将第二移动杆5锁定在第二固定杆2上。

该太空可自动展开的自拍支架的展开过程：

展开第一步(第二关节展开，也可称一级展开)：第二电磁锁紧装置9的第二电磁铁91通电，第二电磁锁紧装置9解锁，第二扭簧71弹性释放，第二移动杆5相对第一移动杆4旋转到展开后的位置，第二光电开关72得到触发信号，向系统返回第二移动杆5已展开的状态信息。如图2所示为第一步展开后的自拍支架。

展开第二步(第一关节展开，也可称二级展开)：第一电磁锁紧装置8的第一电磁铁81通电，第一电磁锁紧装置8解锁，第一扭簧61弹性释放，第一移动杆4相对第一固定杆1旋转到展开后的位置，第一光电开关62得到触发信号，向系统返回第一移动杆4已展开的状态信息。如图3所示为第二步展开后(最终展开后)的自拍支架。

这种电磁控制法具有可多次展开或闭合和成本低的优点。但由于电磁控制法多采用光电转换器件进行机械臂收展状态的判定。电磁铁的工作电流大，机械臂展开或闭合完成后，应及时将电磁铁关闭。正常情况下，电磁锁紧装置会持续工作，使机械臂一直保持展开或闭合状态，但是在扭簧通过收缩力矩使机械臂展开过程中，由于扭簧收缩过程力矩不稳定，机械臂展开过程中会出现抖动，很容易造成误判。误判的后果有两个：1)电磁锁紧装置提前工作，不能保证机械臂在使用过程中持续处于展开或闭合状态；2)展开后电磁铁还继续通电，电磁铁长时间加电，会造成系统力矩不平衡且消耗大量电能。

发明内容

本发明的目的是解决现有电磁控制法中基于光电法的机械臂展开状态判定系统及方法存在判定不准确和消耗大量电能的技术问题，提供一种卫星及空间站机械臂展开控制判定系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术解决方案如下：

本发明提供一种卫星及空间站机械臂展开控制判定系统，包括电控箱、固定座、多个机械杆；

多个机械杆包括第一移动杆和第二移动杆，以及安装于固定座上的第一固定杆、第二固定杆和第三固定杆；所述第一移动杆通过第一关节与第一固定杆连接，第一关节处设有第一扭簧；所述第二移动杆通过第二关节与第一移动杆连接，第二关节处设有第二扭簧；

所述第二关节与第三固定杆之间设置有第一电磁锁紧装置；所述第二移动杆与第二固定杆之间设置有第二电磁锁紧装置；

所述第二固定杆上自带电连接器，所述电控箱通过线缆与电连接器电连接；第一关节和第二关节自带展开保持装置；

其特殊之处在于：靠近相邻机械杆的关节处设置有电容传感器；

所述电容传感器包括传感器主体和金属极板，分别固定设置于关节两侧的机械杆上，并满足机械臂展开到位时电容传感器的电容值最大，通过电容传感器输出电容值判断展开状态。

进一步地，所述电控箱内设有第一继电器，第二继电器，信号发生器，数据采集处理单元，以及输出控制信号控制第一继电器、第二继电器、信号发生器和数据采集处理单元的控制芯片；

所述第一继电器和第二继电器分别用于控制机械臂第一电磁锁紧装置的第一电磁铁和第二电磁锁紧装置的第二电磁铁通断；

所述数据采集处理单元包括依次电连接的信号解调器、滤波器、模数转换芯片和数字信号处理芯片；

两个电容传感器上均设有测量电桥电路；

所述信号发生器通过第一矩阵开关连接测量电桥电路的输入端；

所述测量电桥电路的输出端通过第二矩阵开关连接所述信号解调器；

所述控制芯片还输出控制信号控制第一矩阵开关和第二矩阵开关。

进一步地，所述测量电桥电路包括第一电容C1和第二电阻R2组成的测量臂，以及第一电阻R1和第二电容C2组成的参考臂，参考臂和测量臂之间设有1:1放大器。

进一步地，所述信号发生器采用直接数字频率合成芯片提供正弦或余弦激励，具有体积小，精度高，实现简单的特点；所述控制芯片采用ARM芯片、DSP芯片或FPGA芯片，，优选DSP芯片，这种芯片具有运算快、精度高的特点。

进一步地，为减小线缆传输对交流激励信号质量的影响，所述线缆采用双绞屏蔽线，这种线缆具有信号衰减小的特点。

进一步地，所述电容传感器垂直安装于机械杆上，传感器主体与金属电极的安装位置满足：在机械臂展开到位时，每个电容传感器中传感器主体与金属电极的连线与机械臂平行，且传感器主体与金属电极间的距离为20mm。

进一步地，所述控制芯片的IO电平同时高于第一继电器和第二继电器控制信号的电平。

进一步地，所述控制芯片的控制信号采取下拉处理。

进一步地，第一继电器和第二继电器均采用两个继电器并联方式，以便于增大过载电流、提高可靠性。

本发明还提供一种利用上述卫星及空间站机械臂展开控制判定系统控制机械臂展开的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)第二关节展开

接收展开指令，第二继电器工作，第二电磁铁通电，第二电磁锁紧装置解锁，第二扭簧驱动第二关节展开；

2)第二关节展开判定

2.1)在第二关节展开过程中进行电容值采样，并以机械臂展开状态下传感器主体和金属电极相对时形成的最大电容值为参考，若采样值达到设定的第一阈值，视为第二电磁锁紧装置已解锁，第二关节已展开，则打开第二关节自带的展开保持装置，关闭第二继电器，第二电磁铁断电，二级展开完成，进入步骤3)；若采样值未达到设定的第一阈值，视为第二电磁锁紧装置未解锁，则进入步骤2.2)进行第二继电器通电时间判定；

2.2)若第二继电器通电时间在设定时长以下，则返回步骤1)，若通电时间超过设定时长，则视为二级展开故障，关闭第二继电器，第二电磁铁断电；

3)第一关节展开

第一继电器工作，第一电磁铁通电，第一电磁锁紧装置解锁，第一扭簧驱动第一关节展开；

4)第一关节展开判定

4.1)在第一关节展开过程中进行电容值采样，若采样值未达到设定的第三阈值，则视为干扰，不进行数据处理；若采样值达到设定的第三阈值，则开始持续采样，并判断第一关节是否展开，若持续采样值呈增大趋势，且采样值达到设定的第二阈值，视为第一电磁锁紧装置已打开，第一关节已展开，则打开第一关节自带的展开保持装置，关闭第一继电器，第一电磁铁断电，一级展开完成，即机械臂展开完成；若持续采样值先呈增大趋势，且采样值的最大值达到设定的第三阈值但未达到设定的第二阈值，而后呈减小→增大→减小→增大…趋势，则视为非正常状态，进入下一步；

4.2)统计持续采样过程中所有达到设定的第三阈值的采样值，进行如下判断和控制：

4.2.1)若前5个采样值中存在达到设定的第二阈值的采样值，视为第一关节已展开，继续采样，直到采样值达到设定的第四阈值后，打开第一关节自带的展开保持装置；

4.2.2)若前9个采样值中不存在达到设定的第二阈值的采样值，则继续采样，若采样值达到设定的第二阈值，视为第一关节已展开，第二电磁铁工作异常；若采样值呈增大→减小→增大→减小…趋势，且采样值未达到设定的第二阈值，视为非正常状态，第一关节未展开，控制第一电磁铁重新加电，进入下一步；

4.2.3)第一电磁铁重新加电后，再次采样并统计电容值，若采样值在九次采样内达到设定的第五阈值，则视为第一关节已展开；若采样值中存在至少10个已达到设定的第三阈值但未达到设定的第二阈值的采样值，则视为一级展开故障，关闭第一继电器，第一电磁铁断电。

本发明相比现有技术具有的有益效果如下：

1、为实现对于机械臂展开状态的精确判断，本发明提供了基于电容传感器的卫星及空间站机械臂展开控制判定系统及方法，该系统主要由电容传感器获得电容值，利用测量电桥电路将数据传输至数据采集处理单元，并利用矩阵开关对多个电容传感器测量电桥电路进行切换，结构简单，体积小。通过数字信号处理芯片的特定判定方法实现机械臂各级关节的展开状态判定，该方法可排除机械臂抖动情况实现机械臂状态的判定，判定速度快，且准确率高，解决了因机械臂抖动造成的系统误判问题。

2、采用矩阵开关对待测电容传感器进行切换，信号发生器和数据采集处理单元可共用，进一步减小了判定系统体积和重量。

3、通过对电容传感器测量电路等进行调整，也可将这种展开判断系统用于多个机械臂或多级(即多级关节)展开的机械臂。

4、当机械臂展开角度不同时，只需改变电容传感器的电容标定值(即最大电容值)及安装角度即可，适用范围广，可判别机械臂任意形式的展开。

附图说明

图1为现有技术中自拍支架收缩时的结构示意图；

图2为现有技术中自拍支架第一步展开(即二级展开)后的结构示意图；

图3为现有技术中自拍支架第二步展开(即一级展开，完全展开)后的结构示意图；

图4为包含本发明卫星及空间站机械臂展开控制判定系统的机械臂处于收缩时的结构示意图；

图5为包含本发明卫星及空间站机械臂展开控制判定系统的机械臂处于二级展开时的结构示意图；

图6为包含本发明卫星及空间站机械臂展开控制判定系统的机械臂处于一级展开时的结构示意图；

图7为本发明卫星及空间站机械臂展开控制判定系统的数据采集处理单元结构示意图；

图8为本发明卫星及空间站机械臂展开控制判定系统信号发生器和信号采集处理单元及二者中间部分(对应两路数据采集)的结构示意图；

图9为图8中其中一个电容传感器连接测量电桥电路的结构示意图；

图10为本发明机械臂展开方法的流程图；

图11为本发明卫星及空间站机械臂展开控制判定系统信号发生器和信号采集处理单元及二者中间部分(对应多路数据采集)的结构示意图；

附图标记说明：

1-第一固定杆、2-第二固定杆、3-第三固定杆、4-第一移动杆、5-第二移动杆、6-第一关节、61-第一扭簧、62-第一光电开关、7-第二关节、71-第二扭簧、72-第二光电开关、8-第一电磁锁紧装置、81-第一电磁铁、9-第二电磁锁紧装置、91-第二电磁铁、10-相机安装座、11-固定座、12-相机；

01-电控箱、02-传感器主体、03-金属电极、04-测量电桥电路、05-第一矩阵开关、06-第二矩阵开关、07-电连接器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步地说明。

为实现对机械臂展开状态的精确判断，本发明提出一种基于电容传感器的卫星及空间站机械臂展开控制判定系统以及基于该系统的控制机械臂展开的方法，解决了机械臂展开时因机械臂抖动造成的系统误判问题。本系统与背景技术中提到的基于光电法的太空可自动展开自拍支架结构及展开过程基本一致，区别仅在于将光电传感器替换为了电容传感器，并相应设置了特殊的展开状态判定方法。

本发明提出的卫星及空间站机械臂展开控制判定系统，如图4至图9所示，包括电控箱01、固定座11、多个机械杆；多个机械杆包括第一移动杆4和第二移动杆5，以及安装于固定座11上的第一固定杆1、第二固定杆2和第三固定杆3；所述第一移动杆4通过第一关节6与第一固定杆1连接，第一关节6处设有第一扭簧61；所述第二移动杆5通过第二关节7与第一移动杆4连接，第二关节7处设有第二扭簧71；所述第二关节7与第三固定杆3之间设置有第一电磁锁紧装置8；所述第二移动杆5与第二固定杆2之间设置有第二电磁锁紧装置9；所述第二固定杆2上自带电连接器07，所述电控箱01通过线缆(双绞屏蔽线)与电连接器07电连接；第一关节6和第二关节7自带展开保持装置；靠近相邻机械杆的关节处设置有电容传感器(选用德国米依公司的电容传感器，型号为CSH2FL-CRm，重量仅36g)；所述电容传感器包括传感器主体02(集成有一个金属极板和必要的传感电路)和(另一)金属极板03，分别固定设置于关节两侧的机械杆上，所述电容传感器垂直安装于机械杆上，传感器主体02与金属电极03的安装位置满足：在机械臂展开到位时，每个电容传感器中传感器主体02与金属电极03的连线与机械臂平行，且传感器主体02与金属电极03间的距离为20mm，此时电容传感器的电容值最大，通过电容传感器输出电容值判断展开状态。

所述电控箱01内设有第一继电器，第二继电器，信号发生器，数据采集处理单元，以及输出控制信号控制第一继电器、第二继电器、信号发生器(信号发生器的配置和输出控制)和数据采集处理单元的控制芯片；所述第一继电器和第二继电器分别用于控制机械臂第一电磁锁紧装置8的第一电磁铁和第二电磁锁紧装置9的第二电磁铁通断；所述数据采集处理单元包括依次电连接的信号解调器、滤波器、模数转换芯片(AD转换芯片)和数字信号处理芯片；两个电容传感器上均设有测量电桥电路04从而输出电容值，输出的电容值被数据采集处理单元采集和判断(处理)；所述信号发生器通过第一矩阵开关05连接测量电桥电路04的输入端；所述测量电桥电路04的输出端通过第二矩阵开关06连接所述信号解调器；所述控制芯片还输出控制信号控制第一矩阵开关05和第二矩阵开关06。所述测量电桥电路04包括第一电容C1和第二电阻R2组成的测量臂，以及第一电阻R1和第二电容C2组成的参考臂，参考臂和测量臂之间设有1:1放大器，Cx为待测电容传感器。所述信号发生器采用直接数字频率合成芯片，电容传感器输出电容的测量采用交流激励式，交流激励式测量方法需要余弦波(或正弦波)作为激励信号，即所述信号发生器提供余弦(或正弦)激励；所述控制芯片采用ARM芯片、DSP芯片或FPGA芯片。所述线缆采用双绞屏蔽线。所述电容传感器垂直安装于机械杆上，机械臂展开状态下，每个电容传感器中传感器主体02与金属电极03间的距离为20mm。所述控制芯片的IO电平同时高于第一继电器和第二继电器控制信号的电平。所述控制芯片的控制信号采取下拉处理。第一继电器、第二继电器均可以采用两个并联方式，以便于增大过载电流、提高可靠性。机械臂的电连接器07与电控箱01之间的连接电缆(即线缆)包括平台电源正(+28V，不限于28V)，平台电源地；第一继电器控制信号、第二继电器控制信号、控制信号地；电容传感器激励信号，激励信号地。为减小线缆传输对交流激励信号质量的影响，采用双绞屏蔽线传输，采用双绞屏蔽线传输具有信号衰减小的特点。

如图11所示，通过对电容传感器测量电路等进行调整，这种展开系统也可用于多个机械臂或多级(即多级关节)展开的机械臂。当机械臂展开角度不同时，只需改变电容传感器的电容标定值(即最大电容值)和安装角度即可，适用范围广，可判别机械臂任意形式的展开。

本系统适用机械臂移动杆长度不超过80cm的应用情形，如果移动杆长度超过80cm，重新选择合适量程的电容传感器，并适当缩小每个电容传感器的传感器本体02与金属电极03距离。

下面介绍利用上述卫星及空间站机械臂展开控制判定系统控制机械臂展开的工作流程和判定方法，如图10所示，包括以下步骤：

1)第二关节展开

接收展开指令，第二继电器工作，第二电磁铁通电，第二电磁锁紧装置解锁9，第二扭簧71驱动第二关节7展开；

2)第二关节7展开判定

因为机械臂展开状态会有抖动，因此会测量到几组电容值数据，根据采集到几组什么样的数值就可以判断机械臂是否已经展开。采集几组数据可以确认展开与采样频率相关，采样频率与应用场合有关。一般情况下，正常展开状态测量到的电容值逐渐增大，抖动状态测量到的电容值为增大→减小→增大，如果是非正常状态则是增大→减小→增大→减…；

2.1)在第二关节7展开过程中进行电容值采样，并以机械臂展开状态下传感器主体02和金属电极03相对时形成的最大电容值为参考，若采样值达到最大电容值的30％，视为第二电磁锁紧装置9已解锁，第二关节7已展开，则打开第二关节7自带的展开保持装置，关闭第二继电器，第二电磁铁断电，二级展开完成，进入步骤3)；若采样值未达到最大电容值的30％，视为第二电磁锁紧装置9未解锁，则进入步骤2.2)进行第二继电器通电时间判定；

2.2)若第二继电器通电时间在20s以下，则返回步骤1)，若通电时间超过20s，则视为二级展开故障，关闭第二继电器，第二电磁铁断电；

3)第一关节展开

第一继电器工作，第一电磁铁通电，第一电磁锁紧装置8解锁，第一扭簧61驱动第一关节6展开；

4)第一关节展开判定

4.1)在第一关节6展开过程中进行电容值采样，若采样值未达到最大电容值的50％，则视为干扰，不进行数据处理；若采样值达到最大电容值的50％，则开始持续采样，并判断第一关节6是否展开，若持续采样值呈增大趋势，且采样值达到最大电容值的70％，视为第一电磁锁紧装置8已打开，第一关节6已展开，则打开第一关节6自带的展开保持装置，关闭第一继电器，第一电磁铁断电，一级展开完成，即机械臂展开完成；若持续采样值先呈增大趋势，且采样值的最大值达到最大电容值的50％但未达到最大电容值的70％，而后呈减小→增大→减小→增大…趋势，则视为非正常状态，进入下一步；

4.2)统计持续采样过程中所有达到最大电容值50％的采样值，进行如下判断和控制：

4.2.1)若前5个采样值中存在达到最大电容值70％的采样值，视为第一关节6已展开，继续采样，直到采样值达到最大电容值的90％后，打开第一关节6自带的展开保持装置；

4.2.2)若前9个采样值中不存在达到最大电容值70％的采样值，则继续采样，若采样值达到最大电容值的70％，视为第一关节6已展开，第二电磁铁工作异常；若采样值呈增大→减小→增大→减小…趋势，且采样值未达到最大电容值的70％，视为非正常状态，第一关节6未展开，控制第一电磁铁重新加电，进入下一步；

4.2.3)第一电磁铁重新加电后，再次采样并统计电容值，若采样值在九次采样内达到最大电容值的80％，则视为第一关节6已展开；若采样值中存在至少10个已达到最大电容值50％但未达到最大电容值70％的采样值，则视为一级展开故障，关闭第一继电器，第一电磁铁断电。

对于具有多个关节的机械臂，多个关节可以共用数据采集处理单元,只需按顺序展开即可，数据采集处理单元的共用可以减小判定系统的体积和重量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述各实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种卫星及空间站机械臂展开控制判定系统，包括电控箱(01)、固定座(11)、多个机械杆；

多个机械杆包括第一移动杆(4)和第二移动杆(5)，以及安装于固定座(11)上的第一固定杆(1)、第二固定杆(2)和第三固定杆(3)；所述第一移动杆(4)通过第一关节(6)与第一固定杆(1)连接，第一关节(6)处设有第一扭簧(61)；所述第二移动杆(5)通过第二关节(7)与第一移动杆(4)连接，第二关节(7)处设有第二扭簧(71)；

所述第二关节(7)与第三固定杆(3)之间设置有第一电磁锁紧装置(8)；所述第二移动杆(5)与第二固定杆(2)之间设置有第二电磁锁紧装置(9)；

所述第二固定杆(2)上自带电连接器(07)，所述电控箱(01)通过线缆与电连接器(07)电连接；第一关节(6)和第二关节(7)自带展开保持装置；

其特征在于：靠近相邻机械杆的关节处设置有电容传感器；

所述电容传感器包括传感器主体(02)和金属极板(03)，分别固定设置于关节两侧的机械杆上，并满足机械臂展开到位时电容传感器的电容值最大，通过电容传感器输出电容值判断展开状态。

2.根据权利要求1所述的卫星及空间站机械臂展开控制判定系统，其特征在于：所述电控箱(01)内设有第一继电器，第二继电器，信号发生器，数据采集处理单元，以及输出控制信号控制第一继电器、第二继电器、信号发生器和数据采集处理单元的控制芯片；

所述第一继电器和第二继电器分别用于控制机械臂第一电磁锁紧装置8的第一电磁铁和第二电磁锁紧装置(9)的第二电磁铁通断；

所述数据采集处理单元包括依次电连接的信号解调器、滤波器、模数转换芯片和数字信号处理芯片；

两个电容传感器上均设有测量电桥电路(04)；

所述信号发生器通过第一矩阵开关(05)连接测量电桥电路(04)的输入端；

所述测量电桥电路(04)的输出端通过第二矩阵开关(06)连接所述信号解调器；

所述控制芯片还输出控制信号控制第一矩阵开关(05)和第二矩阵开关(06)。

3.根据权利要求2所述的卫星及空间站机械臂展开控制判定系统，其特征在于：所述测量电桥电路(04)包括第一电容C1和第二电阻R2组成的测量臂，以及第一电阻R1和第二电容C2组成的参考臂，参考臂和测量臂之间设有1:1放大器。

4.根据权利要求3所述的卫星及空间站机械臂展开控制判定系统，其特征在于：所述信号发生器采用直接数字频率合成芯片提供正弦或余弦激励；所述控制芯片采用ARM芯片、DSP芯片或FPGA芯片。

5.根据权利要求4所述的卫星及空间站机械臂展开控制判定系统，其特征在于：所述线缆采用双绞屏蔽线。

6.根据权利要求5所述的卫星及空间站机械臂展开控制判定系统，其特征在于：所述电容传感器垂直安装于机械杆上，传感器主体(02)与金属电极(03)的安装位置满足：在机械臂展开到位时，每个电容传感器中传感器主体(02)与金属电极(03)的连线与机械臂平行，且传感器主体(02)与金属电极(03)间的距离为20mm。

7.根据权利要求6所述的卫星及空间站机械臂展开控制判定系统，其特征在于：所述控制芯片的IO电平同时高于第一继电器和第二继电器控制信号的电平。

8.根据权利要求7所述的卫星及空间站机械臂展开控制判定系统，其特征在于：所述控制芯片的控制信号采取下拉处理。

9.根据权利要求8所述的卫星及空间站机械臂展开控制判定系统，其特征在于：第一继电器和第二继电器均采用两个继电器并联方式。

10.一种利用权利要求1至9任一项所述卫星及空间站机械臂展开控制判定系统控制机械臂展开的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)第二关节展开

接收展开指令，第二继电器工作，第二电磁铁通电，第二电磁锁紧装置解锁(9)，第二扭簧(71)驱动第二关节(7)展开；

2)第二关节(7)展开判定

2.1)在第二关节(7)展开过程中进行电容值采样，并以机械臂展开状态下传感器主体(02)和金属电极(03)相对时形成的最大电容值为参考，若采样值达到设定的第一阈值，视为第二电磁锁紧装置(9)已解锁，第二关节(7)已展开，则打开第二关节(7)自带的展开保持装置，关闭第二继电器，第二电磁铁断电，二级展开完成，进入步骤3)；若采样值未达到设定的第一阈值，视为第二电磁锁紧装置(9)未解锁，则进入步骤2.2)进行第二继电器通电时间判定；

2.2)若第二继电器通电时间在设定时长以下，则返回步骤1)，若通电时间超过设定时长，则视为二级展开故障，关闭第二继电器，第二电磁铁断电；

3)第一关节展开

第一继电器工作，第一电磁铁通电，第一电磁锁紧装置(8)解锁，第一扭簧(61)驱动第一关节(6)展开；

4)第一关节展开判定

4.1)在第一关节(6)展开过程中进行电容值采样，若采样值未达到设定的第三阈值，则视为干扰，不进行数据处理；若采样值达到设定的第三阈值，则开始持续采样，并判断第一关节(6)是否展开，若持续采样值呈增大趋势，且采样值达到设定的第二阈值，视为第一电磁锁紧装置(8)已打开，第一关节(6)已展开，则打开第一关节(6)自带的展开保持装置，关闭第一继电器，第一电磁铁断电，一级展开完成，即机械臂展开完成；若持续采样值先呈增大趋势，且采样值的最大值达到设定的第三阈值但未达到设定的第二阈值，而后呈减小→增大→减小→增大…趋势，则视为非正常状态，进入下一步；

4.2)统计持续采样过程中所有达到设定的第三阈值的采样值，进行如下判断和控制：

4.2.1)若前5个采样值中存在达到设定的第二阈值的采样值，视为第一关节(6)已展开，继续采样，直到采样值达到设定的第四阈值后，打开第一关节(6)自带的展开保持装置；

4.2.2)若前9个采样值中不存在达到设定的第二阈值的采样值，则继续采样，若采样值达到设定的第二阈值，视为第一关节(6)已展开，第二电磁铁工作异常；若采样值呈增大→减小→增大→减小…趋势，且采样值未达到设定的第二阈值，视为非正常状态，第一关节(6)未展开，控制第一电磁铁重新加电，进入下一步；

4.2.3)第一电磁铁重新加电后，再次采样并统计电容值，若采样值在九次采样内达到设定的第五阈值，则视为第一关节(6)已展开；若采样值中存在至少10个已达到设定的第三阈值但未达到设定的第二阈值的采样值，则视为一级展开故障，关闭第一继电器，第一电磁铁断电。

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