CN114408218A - 一种空间可展开机构的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空间可展开机构的控制系统，用于分别与两个展开单元相连以控制或调节展开单元间的展开过程，所述空间可展开机构的控制系统至少包括设于展开单元的外边沿处的第一传动组件、驱动系统以及形状记忆板，驱动系统以其不遮挡展开单元的方式设于展开单元的外部且与通过第一传动组件连接至展开单元，形状记忆板的两端以其至少部分板体设于第一传动组件上所开设的凹槽中的方式分别与不同的展开单元相对应，其中，形状记忆板的两端分别通过呈张紧状态的一弹性件连接至第一传动组件的凹槽中，通过热驱动而使形状记忆板展开的情况下，形状记忆板能够以其两端分别通过弹性件收缩而被带动着沿凹槽移动的方式由折叠姿态转换至展开姿态。

Description

一种空间可展开机构的控制系统

技术领域

本发明涉及通信天线技术领域，尤其涉及一种空间可展开机构的控制系统。

背景技术

卫星天线是卫星的重要组成部分，应用于卫星舱外，主要为支架支撑结构，航天器发射阶段支架呈折叠状态，航天器进入预定轨道后，支架展开，使卫星天线伸展进行信号的收发工作。对于种类繁多的星载天线，其展开驱动力或展开方式也各有不同，目前采用的天线展开机构主要分为两种，一种是基于电机驱动的展开结构，然而常规的电磁激励电机的环境防护要求高，结构设计复杂，可靠性差；另一种是基于扭簧铰链的展开结构，然而此类展开机构中由于铰链回转的需要，其间隙必须设置得较大，导致其驱动精度低。

例如，公开号为CN211789492U的专利文献提出的一种卫星天线展开装置，包括天线安装板、限位支撑组件、火工组件和展开铰链，天线安装板通过展开铰链连接于卫星本体，火工组件包括火工切割器、连接杆和压紧座，限位支撑组件包括支撑座和限位杆，天线安装板的第一端面上设置有限位孔，限位杆插设于限位孔，卫星释放阶段天线安装板会稳定地固定住，而当需要释放天线时，火工切割器启动，推动刀片切断连接杆，从而使天线安装板和压紧座分离，切割过程中，限位杆很好的抵消了切割产生的侧向的推力，避免了天线受到冲击发生侧向偏移，缓冲组件很好的抵消了切割过程对星体的冲击，限位杆和限位孔分开后，天线安装板展开铰链的作用下打开，使天线到达指定位置。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对目前采用的天线展开机构所存在的驱动精度低、展开后间隙大的问题，本申请提出了一种空间可展开机构的控制系统，通过该空间可展开机构的控制系统中同时设置有驱动系统以及形状记忆板，驱动系统能够有效提高驱动精度，形状记忆板能够有效地减小展开单元间通过驱动系统驱动转动的过程中的间隙，提升定位精度。所述空间可展开机构的控制系统，用于分别与两个展开单元相连以控制或调节展开单元间的展开过程，其特征在于，所述空间可展开机构的控制系统至少包括设于展开单元的外边沿处的第一传动组件、驱动系统以及形状记忆板。驱动系统以其不遮挡展开单元的方式设于展开单元的外部且与通过第一传动组件连接至展开单元。形状记忆板的两端以其至少部分板体设于第一传动组件上所开设的凹槽中的方式分别与不同的展开单元相对应。其中，形状记忆板的两端分别通过呈张紧状态的一弹性件连接至第一传动组件的凹槽中。通过热驱动而使形状记忆板展开的情况下，形状记忆板能够以其两端分别通过弹性件收缩而被带动着沿凹槽移动的方式由折叠姿态转换至展开姿态。

根据一种优选实施方式，第一传动组件至少包括用于连接第一展开单元且具有呈开放状的第一凹槽的第一转接板和用于连接第二展开单元且具有呈开放状的第二凹槽的第二转接板。形状记忆板的两端分别贯穿且置于第一凹槽与第二凹槽中。并且第一凹槽形状记忆板的贯穿方向上的延伸长度与第二凹槽形状记忆板的贯穿方向上的延伸长度之和大于处于展开状态下的形状记忆板其长度方向上的延伸长度。

当两个转接板彼此重叠时，初始状态下的部分形状记忆板呈弯曲状暴露转接板的外部。当两个转接板相对彼此转动而展开时，弯曲的局部形状记忆板逐渐展开伸直。并且弹性件的持续作用下，暴露外部的局部形状记忆板沿着转接板的凹槽被收纳至转接板的内部。有利于消除转接板之间的间隙。

根据一种优选实施方式，至少一个弹性件以其两端分别连接第一凹槽的内壁上和形状记忆板的端部上的方式设于第一凹槽中。所述弹性件具有第一工作状态和第二工作状态。处于第一工作状态下的弹性件相对第一凹槽固定。对弹性件施加热驱动的情况下，弹性件与第一凹槽之间的相对固定关系解除，弹性件从第一工作状态转换至第二工作状态。

弹性件采用形状记忆材料制得。弹性件可以为SMA螺旋弹簧。较低温度下弹性件无法进行伸缩，形状相对固定。较高温度下弹性件被热驱动。弹性件能够以释放弹性势能或储存弹性势能的方式进行伸缩。

根据一种优选实施方式，弹性件至少包括彼此驱动方式不同的第一驱动体和第二驱动体。第一驱动体与第二驱动体以彼此并列设置的方式均设于第一凹槽中且均用于驱动转接板的展开。

驱动方式指的是如何改变外部条件来使得驱动体可以伸缩变化的方式。驱动方式可包括直接施加外力作用即可使驱动体伸缩变化的方式。还可包括需先通过热驱动才能使驱动提伸缩变化的方式。两种不同驱动方式下所对应的两种驱动体可分别为普通的螺旋弹簧和SMA螺旋弹簧。同时设置两种弹簧，既可为形状记忆板提供牵引力。同时还可使形状记忆板的运动固定某一位置上以限制其相对运动。

根据一种优选实施方式，所述第一转接板还包括与第一展开单元平行的上表面。上表面与第一转接板侧面相接的第一拐角为轮齿状。所述第二转接板还包括与第二展开单元平行的上表面。上表面与第二转接板侧面相接的第二拐角为能够与第一拐角相啮合的轮齿状。

根据一种优选实施方式。所述第一拐角具有沿上表面至第一转接板侧面延伸的方向并列布置的且呈先逐渐递增再逐渐递减的高度变化趋势的若干齿条。

根据一种优选实施方式，所述形状记忆板的两端以其板体呈U型结构的方式分别延伸进处于折叠状态下的两个转接板的凹槽中并使得第一拐角与第二拐角被包围其U型结构的内部。

根据一种优选实施方式，所述驱动系统至少包括超声电机和具有所述输出轴的减速器。减速器与超声电机的输出端相连且使得超声电机和展开单元分别位于其输出轴的轴向上的两侧。

根据一种优选实施方式，所述空间可展开机构的控制系统还包括角度位置检测设备。角度位置检测设备设于展开单元上且其与驱动系统以彼此分别位于展开单元第一方向上的两侧且彼此能够进行信息交互的方式相连接。以两个展开单元相对彼此转动的虚拟转动轴的延伸方向为第一方向。

根据一种优选实施方式，所述第一转接板具有沿着第一方向延伸所形成的呈阶梯型的阶梯面。阶梯面中各个阶梯所对应的第一转接板的板体内分别开设有第一凹槽。

附图说明

图1是本发明的空间可展开机构的控制系统的简化剖视结构示意图；

图2是本发明中一种优选实施方式下的空间可展开机构的控制系统的简化局部剖视结构示意图；

图3是本发明提出的一种优选的转接板的简化结构示意图；

图4是本发明提出的另一种优选实施方式下的转接板的简化结构示意图；

图5是本发明中一种优选实施方式下的空间可展开机构的控制系统的简化侧视结构示意图；

图6是本发明中另一种优选实施方式下的空间可展开机构的控制系统的简化局部主视结构示意图。

附图标记列表

1：展开单元；2：驱动系统；3：角度位置检测设备；4：第一传动组件；5：第二传动组件；6：虚拟转动轴；7：固定端面；8：输出端面；9：输出轴；10：第一活动铰链；11：第一固定铰链；12：超声电机；13：减速器；14：第三转接板；15：第四转接板；16：缺口；17：从动轴；18：第二活动铰链；19：第二固定铰链；20：减速器波发生器；21：减速器刚轮；22：减速器柔轮；23：前出轴；24：机座；25：支撑底座；26：第一转接板；27：第二转接板；30：形状记忆板；31：弹性件；32：第一凹槽；33：第二凹槽；34：第一拐角；35：第二拐角；36：第一辅助转接区域；37：第二辅助转接区域；38：第三辅助转接区域；39：第一副板；40：第二副板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

实施例1

如附图1~附图6所示，本申请提出的空间可展开机构的控制系统用于分别与两个展开单元1相连，以控制彼此折叠的两个展开单元1间的展开。空间可展开机构的控制系统至少包括设于展开单元1的外边沿处的第一传动组件4、驱动系统2以及形状记忆板30。展开单元的外边沿指的是临近其外边沿以及包含外边沿的区域。

如附图6所示，该驱动系统2设于展开单元1的外部，且其不会遮挡展开单元1，指的是驱动系统垂直于展开单元的方向上的投影与展开单元间无重叠。驱动系统2通过第一传动组件4连接至展开单元1。

如附图2所示，第一传动组件4至少包括第一转接板和第二转接板。第一转接板用于连接第一展开单元且具有呈开放状的第一凹槽32。第二转接板用于连接第二展开单元且具有呈开放状的第二凹槽33。以两个展开单元相对彼此转动的虚拟转动轴的延伸方向为第一方向。凹槽具有长条状腔体，其长度延伸方向与第一方向相垂直。

第一凹槽32与第二凹槽33内均设置有一弹性件31。弹性件31的伸缩方向与凹槽的长度延伸方向一致。弹性件31的一端固定凹槽的内壁上，另一端连接至形状记忆板。

形状记忆板30可以是由形状记忆材料制得的长条板状结构。形状记忆材料指的是具有形状记忆效应的材料，其通常由两种以上的金属元素构成，将材料一定条件下进行一定限度以内的变形后，再对材料施加适当的外界条件，材料的变形随之消失而回复到变形前的形状。本申请所提及的形状记忆材料可具有单程、双程或全程形状记忆效应，可以根据实际需求进行选用。形状记忆板30的变形前形状为平展姿态，变形后形状为U型姿态。

形状记忆板30的两端分别通过呈张紧状态的一弹性件31连接至第一传动组件4的凹槽中。形状记忆板30板体呈U型结构。形状记忆板30可通过热驱动而展开至平展姿态。展开时，弹性件31收缩而对形状记忆板30施加牵引作用，带动其两端朝向凹槽底部移动，形状记忆板30由折叠姿态转换至展开姿态。

形状记忆板30的两端分别贯穿且置于第一凹槽32与第二凹槽33中。第一凹槽32形状记忆板30的贯穿方向上的延伸长度与第二凹槽33形状记忆板30的贯穿方向上的延伸长度之和大于处于展开状态下的形状记忆板30其长度方向上的延伸长度。转接板完全展开时，形状记忆板能够被收纳至凹槽内，以避免造成展开后转接板间的间隙。

优选地，弹性件31可包括彼此驱动方式不同的第一驱动体和第二驱动体。第一驱动体可以是由形状记忆材料制得的弹簧等弹性件，第二驱动体可以是常规的弹簧等弹性件。第一驱动体与第二驱动体彼此并列设置且均用于驱动转接板的展开。第一驱动体的变形前形状为弹簧压缩姿态，变形后形状为弹簧拉伸姿态。

优选地，第一驱动体具有第一工作状态和第二工作状态。较低温度下，第一驱动体处于第一工作状态或弹簧拉伸姿态，相对第一凹槽32固定。较高温度下，第一驱动体与第一凹槽32之间的相对固定关系解除，第一驱动体从第一工作状态转换至第二工作状态，第一驱动体能够逐渐回缩至弹簧压缩姿态。

如附图5所示，优选地，第一转接板还包括与第一展开单元平行的上表面。上表面与第一转接板26侧面相接的第一拐角34为轮齿状。第二转接板还包括与第二展开单元平行的上表面。上表面与第二转接板27侧面相接的第二拐角35为能够与第一拐角34相啮合的轮齿状。第一拐角34与第二拐角35以彼此啮合的方式相抵接。

如附图3所示，优选地，第一拐角34具有若干齿条。若干齿条沿第一拐角34的上表面至第一转接板26侧面延伸的方向并列布置。若干齿条的高度沿第一拐角34的上表面至第一转接板26侧面延伸的方向呈先逐渐递增再逐渐递减的变化趋势。即转接板的上表面均保留有平整面，以利于两转接板展开到位后，两转接板的平整面相抵接，稳定性高，有利于消除间隙。

优选地，第一转接板上可开设有若干个第一凹槽32，第一转接板内的不同位置处分别设置有凹槽、弹性件以及形状记忆板，若干形状记忆板可以是彼此沿着第一方向并列设置。

空间可展开机构的控制系统还包括角度位置检测设备3和第二传动组件5。通过第一传动组件4与第二传动组件5，分别将驱动系统2与角度位置检测设备3装配至展开单元1的两边。驱动系统2能够以相对普通电机更好的驱动精度来驱动展开单元1的展开。

驱动系统2包括超声电机12以及减速器13。超声电机12的输出端连接减速器13上。超声电机12具有驱动精度高、断电自锁、驱动力矩大以及环境适应性好等特点。本申请采用的减速器13为谐波减速器或称谐波传动减速器。谐波减速器具有大减速比以及驱动精度高的特点。减速器13主要包括减速器波发生器20、减速器刚轮21以及减速器柔轮22。减速器13靠减速器波发生器20装配上柔性轴承使减速器柔轮22产生可控弹性变形，并与减速器刚轮21相啮合来传递运动和动力的齿轮传动。工作时，固定减速器刚轮21，由超声电机12带动减速器波发生器20转动，减速器柔轮22作为从动轮，输出转动，带动负载运动。

减速器13具有支撑底座25与输出轴9。输出轴9可以为减速器柔轮22延伸所形成的轴体，也可以为与减速器柔轮22连接的轴体。输出轴9从支撑底座25中延伸出来，以将驱动力输出。支撑底座25的底部端面为驱动系统2的固定端面7。输出轴9延伸出支撑底座25的一端的端面为驱动系统2的输出端面8。输出轴9位于虚拟转动轴6的延伸方向上。

如附图1所示，角度位置检测设备3具有机座24以及一端从机座24中延伸出来的前出轴23。本申请采用的角度位置检测设备3可以是绝对式角度位置检测设备3或称绝对值角度位置检测设备3。绝对式角度位置检测设备3具有角度信息标定精度高的特点。可选用测量精度优于18位的绝对式光电角度位置检测设备3。角度位置检测设备3主要包括安装机座24内的定子和转子、以及设于机座24外部的电气接口。前出轴23连接至定子铁芯。定子与转子同轴安装。被测量对象通过前出轴23与转子联动。定子上分布有数字处理器、信号发射与接收电路和数模转换电路。被测对象转动时带动转子转动。定子向转子发射电场信号并接收返回的信号进行处理。转子上带有调制电场图案。不同转动位置的调制信息不同。定子上的信号处理电路根据返回的接收信号判定转角位置，并经过模数转换电路对外输出角度传感器的角度信号。角度信号通过电气接口可传输至驱动系统2。

第一传动组件4与第二传动组件5分布于天线阵面第一方向上的两侧，使得超声电机12组件与角度位置检测设备3也分布于其两侧。即角度位置检测设备3测得的是未设置超声电机12的一侧的转动角度。

第一传动组件4包括第一转接板26和第二转接板27，第二传动组件5包括第三转接板14和第四转接板15。转接板用于直接连接天线阵面上。天线阵面上预留有用于安装转接板的若干螺纹孔和/或若干销钉孔。转接板通过若干螺钉和/或若干销钉定位至天线阵面上，以提高其位置精度的稳定性。转接板可以是薄板状结构，或是适应于安装需要所设置的其他形状。

第一传动组件4包括第一固定铰链11和第一活动铰链10，第二传动组件5包括第二固定铰链19和第二活动铰链18。转接板上预留有若干螺纹孔和/或若干销钉孔。铰链（固定铰链以及活动铰链）通过若干螺钉和/或若干销钉定位至与之对应的转接板上。铰链可以是具有一定厚度的条形板状结构，或是适应于安装需要所设置的其他形状。

第一活动铰链10通过第一转接板26定位至第一展开单元。第一固定铰链11通过第一转接板26定位至第二展开单元。第二活动铰链18通过第二转接板27定位至第一展开单元。第二固定铰链19通过第二转接板27定位至第二展开单元。

第一转接板26和第二转接板27以各自的板体覆盖至少部分展开单元1且均相对虚拟转动轴6为偏心设置的方式分别设于不同展开单元1上。第三转接板14和第四转接板15以各自的板体覆盖至少部分展开单元1且均相对虚拟转动轴6为偏心设置的方式分别设于不同展开单元1上。

偏心设置指的是转接板或板体重心均偏离虚拟转动轴6。

第一活动铰链10与第一固定铰链11的一端转动连接，两者间的转动方向与天线展开方向一致。第二活动铰链18与第二固定铰链19的一端转动连接，两者间的转动方向与天线展开方向一致。活动铰链与固定铰链之间均可是通过设置转轴的方式转动连接的。转轴可以是指前出轴23、输出轴9或从动轴17。

第一活动铰链10具有沿垂直于虚拟转动轴6的方向延伸的两端。第一转接板26与输出轴9分布于第一活动铰链10平行于虚拟转动轴6的方向上的两侧。第一活动铰链10的两端分别连接第一转接板26和输出轴9上。

第一转接板26上靠近输出轴9的一端开设有至少一个缺口16。缺口16朝向背离第一活动铰链10的方向呈凹陷状。形成该缺口16的第一转接板26的板体与第一活动铰链10间无连接关系。该缺口16与虚拟转动轴6的延伸方向有局部交集。

第二活动铰链18其沿垂直于虚拟转动轴6的方向延伸的一端与第二固定铰链19其沿垂直于虚拟转动轴6的方向延伸的一端通过从动轴17彼此转动连接。从动轴17位于虚拟转动轴6的延伸方向上以使其与超声电机12组件的输出轴9同轴设置。

第一活动铰链10的一端与第一固定铰链11的一端沿第一方向并列设置，并且第一活动铰链10的一端相对于第一固定铰链11的一端更靠近展开单元1。第二活动铰链18的一端与第二固定铰链19的一端沿第一方向并列设置，并且第二活动铰链18的一端相对于第二固定铰链19的一端更靠近展开单元1。

第一传动组件4用于安装驱动系统2。驱动系统2的固定端面7与输出端面8分别通过第一传动组件4连接至不同的展开单元1上。启动驱动系统2，输出轴9转动，输出端面8相对固定端面7形成的相对位置关系改变，两个展开单元1之间形成的夹角增大或减小，驱使其展开或收拢。

驱动系统2的固定端面7连接第一固定铰链11上。驱动系统2的输出端面8连接第一活动铰链10上。固定端面7与输出端面8均为驱动系统2超声电机12与减速器13的并列方向上的同一端。

第二传动组件5用于安装角度位置检测设备3。角度位置检测设备3通过第二传动组件5连接至不同的展开单元1上。角度位置检测设备3与驱动系统2分别位于展开单元1第一方向上的两侧。角度位置检测设备3与驱动系统2彼此能够进行信息交互。角度位置检测设备3与驱动系统2可以是通过无线或有线的方式连接。本申请中提及的固定端面7与输出端面8之间的相对位置关系，可以是指基于标定的位置关系，两个端面中之一发生旋转而偏离标定位置后相对于标定位置而形成的相对位置，本申请中由于输出轴9自转即使得输出端面8相对固定端面7发生旋转，使得两者偏离标定位置。

角度位置检测设备3的机座24相对固定第二固定铰链19上。角度位置检测设备3的前出轴23以其与从动轴17同轴的方式固定连接至从动轴17的一端。角度位置检测设备3的前出轴23也可以是通过转接件与从动轴17连接。从动轴17的一端固定连接至第二活动铰链18上，其另一端活动连接第二固定铰链19上。驱使第二活动铰链18相对第二固定铰链19转动时，前出轴23与从动轴17一起相对底座转动。

展开单元1的展开过程包括：将驱动系统2以及角度位置检测设备3通电；超声电机12驱动两个展开单元1相对转动，同时配合角度位置检测设备3测量转动的角度信息；通过热驱动，使呈U型结构的形状记忆板能够随着展开单元的展开而展开；展开的过程中，弹性件对形状记忆板的两端施加拉力作用，使形状记忆板的两端朝向转接板内部移动；当展开单元展开到位，形状记忆板位于转接板内部，有利于消除展开单元之间的间隙。

实施例2

本实施例可以是对前述实施例的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

在本申请中，展开单元1的顶部端面指的是面阵上与第一方向相垂直的任一端面，展开单元1的顶部端面的长度方向为第二方向。展开单元1的对接侧面指的是面阵上与第二方向垂直的且位于靠近另一展开单元1所在侧的一端面，该端面具有平行于第一方向的长度延伸方向。

现有技术中，如公开号为CN112009725A的专利文献提出了一种记忆合金空间太阳翼展开装置，以及现有技术中公开号为CN112736403A的专利文献所提出的一种可展开双层混合式空间平面天线，此类平面型展开单元1的展开均从虚拟转动轴6来驱动展开单元1展开，虽然此类平面型展开单元1展开后具有完整的展开单元1，然而平面型展开单元1的延伸长度较大，驱动组件往往需要提供更大的驱动力才能驱使展开单元1的展开。尤其对于展开单元1的初始展开驱动力，初始展开驱动力指的是处于彼此重叠状态下的展开单元1开始展开时所需要的驱动力大小，上述现有技术所提出的驱动方式下，初始展开驱动力较大，驱动组件需要从零增大至较大的初始展开驱动力，即展开单元1的初始展开加速度较大，将进一步增大驱动组件对其所连接的展开单元1所施加的压力作用，使展开单元1受力发生局部形变，影响展开结构尺寸精度。

对此，为增强超声电机12的驱动能力，在本申请中，第一转接板26包括第一辅助转接区域36，第一辅助转接区域36自展开单元1的对接侧面所在侧以远离该对接侧面的方式沿第二方向延伸。与之对应地，第一活动铰链10自靠近展开单元1的对接侧面所在侧的位置朝向远离该对接侧面的方向延伸至与第一辅助转接区域36的端部相对应的位置。

在该设置下，本申请通过第一活动铰链10与第一辅助转接区域36将超声电机12的驱动作用传导至更远离虚拟转动轴6的展开单元1上，相当于延长了动力臂，能够更加容易地驱动展开单元1的展开。同时，在本申请所提出的驱动方式下所要求的初始展开驱动力较小，即展开单元1的初始展开加速度相对较小，避免驱动组件对其所连接的展开单元1施加过大的压力作用，保护展开单元1的结构尺寸精度。

为进一步强化超声电机12的驱动能力，在本申请中，第一辅助转接区域36与第一活动铰链10在第二方向并非完全连接。具体地，第一转接板26的第一辅助转接区域36上靠近虚拟转动轴6的一端开设有缺口16，使得第一辅助转接区域36与第一活动铰链10之间在靠近虚拟转动轴6的一侧形成有间隙，从而第一活动铰链10不会通过该间隙所在位置处来传递超声电机12的驱动作用力。

在该设置下，本申请通过设置缺口16将超声电机12的驱动作用更加集中地传导至更远离虚拟转动轴6的展开单元1上，在延长动力臂的同时，还将驱动作用集中在更有利于平稳实现驱动目的的位置上，以此强化了超声电机12的驱动能力。

卫星天线的展开过程中结构形态连续变化，是典型的多自由度多模态系统，具有复杂的时变特性。且卫星天线展开后具有尺寸大，刚度弱，固有频率低且密集等特点，姿态调控时非常容易发生耦合振动，降低天线的展开型面精度和天线工作寿命，因此需要有效的振动控制机构加以控制。目前对控制卫星天线振动的研究主要思路有结构设计优化和外置阻尼器控制两大类。设计优化方法是通过建立天线结构的动力学模型，获取其模态性能参数，发现天线容易与星体发生共振的部件，通过优化天线结构方案，避免星体和天线的模态共振。这一类方法国内外都已经开展了卓有成效的研究，取得了显著的效果，但无法从根本上解决天线展开过程中因天线形态时变导致的结构优化和控制策略难于准确制定的难题，无法保证整个展开过程中当受外界干扰力作用时的平稳性。

现有技术中，如公开号为CN111129689A的专利文献提出了一种大型自展开卫星天线的减振构件，以解决现有展开天线机构展开过程中以及展开后调姿过程中因振动而导致的型面精度误差，包含多指瓣摩擦阻尼器与自复位弹支摩擦阻尼器，弹性驱动铰链以及卫星结构杆件，多指瓣摩擦阻尼器控制卫星展开天线的横向振动，包含有多指瓣杆，通过可调节压环压紧在结构杆件上，自复位弹支摩擦阻尼器控制轴向振动，包含有金属橡胶，导向杆，SMA牵引线以及外套筒。弹性驱动铰链通过涡簧提供展开动力，通过齿轮控制展开速率及同步性。然而此类减振构件的结构复杂程度非常高，即使是用于两展开面也需要设置多节多指瓣摩擦阻尼器来实现减振目的，增大了展开装置的整体重量以及结构体积，反而导致振动程度的增大，与其减振目的相悖。尤其是针对通常将驱动组件与展开单元1相连接的展开结构，此类展开结构的振动将直接传递至驱动组件，振动会直接地伤害到电机的轴承，加快电机轴承的磨损，使得其正常寿命大大缩减，影响驱动精度。

对此，为减小展开单元1发生振动时对驱动组件的影响，本申请设置有具有缺口16的第一辅助转接区域36，第一辅助转接区域36与第一活动铰链10之间的连接区域的减小，降低了振动向超声电机12的传递程度，有利于保护超声电机12。

此外，本申请所提出的第一活动铰链10与第一固定铰链11之间的转动连接并非完全精准，超声电机12通过第一固定铰链11对第一活动铰链10施加的转动驱动具有第一初始角。具体地，例如如图2所示，第一活动铰链10中设有插销式结构，其用于连接固定至输出轴9，使第一活动铰链10与输出轴9的转动同步，其中，输出轴9上开设的用于连接插销式结构的凹槽内设置有吸能垫。插销式结构与输出轴9的凹槽内壁之间隔设有该吸能垫，吸能垫能够通过变形来吸收能量并在能量消除后自恢复至原状。此外，本申请将两个展开单元1之间的转动连接转换为第一活动铰链10与第一固定铰链11之间的转动连接，因此当展开单元1分别发生振动时，将通过第一活动铰链10与第一固定铰链11之间的连接处进行振动的传递，吸能垫能够较好地吸收振动势能，在两个展开单元1上均可极大地减小两者间振动的传递。振动能量的消除，保护了超声电机12的尺寸精度。

优选地，可提前在超声电机12内预设该第一初始角，使其每次驱动均需扣除第一初始角的影响，以确保电机驱动的精确度。

优选地，吸能垫由柔性可控的材料制得，通过转换吸能垫的柔性程度，一方面可减小其柔性程度来确保超声电机12进行转动驱动时的驱动精确，另一方面可在检测到天线振动时增大其柔性程度来吸收振动势能。吸能垫可以是热致相变复合材料、磁致相变复合材料或电信号致相变材料等。由于天线振动通常是从其自由端产生而向其另一端传递，因此可通过在展开单元1的自由端设置传感器的方式检测振动。

进一步优选地，第一转接板26还包括第二辅助转接区域37。第二辅助转接区域37自展开单元1的对接侧面所在侧以远离该对接侧面的方式沿第二方向延伸。第一辅助转接区域36与第二辅助转接区域37沿第一方向彼此并列地连续设置。第二辅助转接区域37具有相比于第一辅助转接区域36更短的在第二方向上的延伸长度。第一辅助转接区域36的超出第二辅助转接区域37的一端形成第一台阶，第二辅助转接区域37的远离第一辅助转接区域36的一端形成第二台阶。

在展开单元1的对接侧面所在平面上，由于缺口16的设置使第一转接板26的第一辅助转接区域36所对应的对接面面积较小，在展开单元1展开后，两个展开单元1之间的对接面积较小，不利于保持展开后的稳定。对此，在本申请中，通过设置第一转接板26的第二辅助转接区域37，使第一转接板26在展开单元1的对接侧面所在平面上的对接面面积增大，增强展开后的结构稳定性。同时，第二辅助转接区域37与第一辅助转接区域36之间形成了第一台阶，第一辅助转接区域36相对第二辅助转接区域37延伸至更远，由此在增加第二辅助转接区域37的同时，可减小其对超声电机12所施加的驱动作用的影响。

进一步优选地，第一转接板26还包括第三辅助转接区域38。第二辅助转接区域37自展开单元1的对接侧面所在侧以远离该对接侧面的方式沿第二方向延伸。第一辅助转接区域36、第二辅助转接区域37与第三辅助转接区域38沿第一方向彼此并列地连续设置。第三辅助转接区域38具有相比于第二辅助转接区域37更短的在第二方向上的延伸长度，并使得第三辅助转接区域38超出第二辅助转接区域37的一端形成第三台阶。

在展开单元1的对接侧面所在侧上，第一辅助转接区域36、第二辅助转接区域37与第三辅助转接区域38的侧面共面。以此在展开单元1展开后，两个展开单元1上各自对应的第一转接板26与第二转接板27能够形成抵接关系。

在展开单元1的对接侧面所在平面上，通过设置第一转接板26的第三辅助转接区域38，进一步增大了第一转接板26在展开单元1的对接侧面所在平面上的对接面面积，增强了展开后的结构稳定性。

同时由于第三辅助转接区域38的设置，使第一转接板26在第一方向上的延伸长度增大，部分通过第一辅助转接区域36向展开单元1传递的驱动作用力，将经过第二辅助转接区域37传递至第三辅助转接区域38，第三辅助转接区域38相对地更靠近虚拟转动轴6的中间位置，由此该部分驱动作用力能够更好地稳定驱动展开单元1的展开。区别于传统的规整方形连接结构，第一转接板26的分区域设置降低了整体板体面积及结构重量，展开单元1相应地具有更大的有效面积。

在航天器发射阶段，展开单元1呈折叠状态，以降低结构体积，此时两个展开单元1上的第一转接板26与第二转接板27也呈折叠姿态。在本申请中，为避免影响面阵工作性能，第一转接板26与第二转接板27的部分板体超出展开单元1，在展开单元1折叠时，两面阵间间隔有一定的距离，该距离基于转接板的厚度可确定。由于转接板的上述分区域结构特征，转接板相重叠时的接触面积相对较小，不利于维持展开单元1在折叠时的结构稳定。

如附图4所示，对此，优选地，本申请中第一转接板26至少包括第一副板39和第二副板40，在展开单元1呈折叠状态时通过改变第一副板39与第二副板40间的相对位置关系可使第一副板39与第二副板40共同形成呈四边形结构的第一转接板26。在展开单元1呈折叠状态时，各辅助转接区域可具有在第二方向上的相同延伸长度。在展开单元1呈展开状态时通过改变第一副板39与第二副板40间的相对位置关系可使第一副板39与第二副板40共同形成呈阶梯形结构的第一转接板26，形成多级台阶。在展开单元1呈展开状态时，各辅助转接区域可具有在第二方向上的不同延伸长度。

在该设置下，本申请的第一转接板26的形状可随展开单元1的工作阶段的不同而进行相应的转变，尤其是在折叠状态下，此时第一转接板26呈四边形结构，转接板间的重叠面积有效增大，能够增强展开单元1在折叠状态下的结构稳定性。尤其是在转换为展开状态时，此时第一转接板26结构体积缩小，释放更多的有效面面阵积，同时转换后的阶梯型结构如上所述有利于增强展开单元1在展开状态下的结构稳定。

为实现第一转接板26的结构转变，第一副板39中开设有用于容纳第二副板40的且具有开放性开口的腔体，第二副板40的至少部分板体可通过该开放性开口置于所述腔体内，减小或增大第二副板40位于腔体内的板体体积，可实现第一转接板26的结构转变。具体地，第一副板39为具有一拐角的弯折形板体，该拐角可以为直角。第二副板40为四边形板体。在第一副板39的拐角内侧开设有该开放性开口。第二副板40的至少部分板体可滑动地贯穿该开放性开口而位于第一副板39的腔体内。第二副板40可沿着与第一方向或与第二方向呈锐角的方向朝向第一副板39的腔体内侧移动，以增大两板体间的重合面积。第二副板40的一拐角用于形成所述第二台阶。

优选地，第二副板40与第一副板39之间可设置有热电偶。通过对热电偶进行加热或降温可使其进行膨胀或收缩，进而调控第二副板40在第一副板39内的相对移动。

优选地，第一副板39的腔体在垂直于其展开单元1的方向上也具有开放性开口，由此可将第二副板40的上端面设置为与第一副板39的上端面相共面。进一步增强折叠时展开单元1的结构稳定。

优选地，形状记忆板30可设于第一转接板26上未开设空腔的位置上。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。

Claims (10)

1.一种空间可展开机构的控制系统，用于分别与两个展开单元（1）相连以控制或调节展开单元（1）间的展开过程，其特征在于，所述空间可展开机构的控制系统至少包括设于展开单元（1）的外边沿处的第一传动组件（4）、驱动系统（2）以及形状记忆板（30），

驱动系统（2）以其不遮挡展开单元（1）的方式设于展开单元（1）的外部且通过第一传动组件（4）连接至展开单元（1），形状记忆板（30）的两端以其至少部分板体设于第一传动组件（4）上所开设的凹槽中的方式分别与不同的展开单元（1）相对应，

其中，形状记忆板（30）的两端分别通过呈张紧状态的一弹性件（31）连接至第一传动组件（4）的凹槽中，通过热驱动而使形状记忆板（30）展开的情况下，形状记忆板（30）能够以其两端分别通过弹性件（31）收缩而被带动着沿凹槽移动的方式由折叠姿态转换至展开姿态。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，第一传动组件（4）至少包括用于连接第一展开单元且具有呈开放状的第一凹槽（32）的第一转接板和用于连接第二展开单元且具有呈开放状的第二凹槽（33）的第二转接板，形状记忆板（30）的两端分别贯穿且置于第一凹槽（32）与第二凹槽（33）中，并且第一凹槽（32）形状记忆板（30）的贯穿方向上的延伸长度与第二凹槽（33）形状记忆板（30）的贯穿方向上的延伸长度之和大于处于展开状态下的形状记忆板（30）其长度方向上的延伸长度。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，至少一个弹性件（31）以其两端分别连接第一凹槽（32）的内壁上和形状记忆板（30）的端部上的方式设于第一凹槽（32）中，所述弹性件（31）具有第一工作状态和第二工作状态，处于第一工作状态下的弹性件（31）相对第一凹槽（32）固定，对弹性件（31）施加热驱动的情况下，弹性件（31）与第一凹槽（32）之间的相对固定关系解除，弹性件（31）从第一工作状态转换至第二工作状态。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，弹性件（31）至少包括彼此驱动方式不同的第一驱动体和第二驱动体，第一驱动体与第二驱动体以彼此并列设置的方式均设于第一凹槽（32）中且均用于驱动转接板的展开。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述第一转接板还包括与第一展开单元平行的上表面，上表面与第一转接板（26）侧面相接的第一拐角（34）为轮齿状，所述第二转接板还包括与第二展开单元平行的上表面，上表面与第二转接板（27）侧面相接的第二拐角（35）为能够与第一拐角（34）相啮合的轮齿状。

6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述第一拐角（34）具有沿上表面至第一转接板（26）侧面延伸的方向并列布置的且呈先逐渐递增再逐渐递减的高度变化趋势的若干齿条。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述形状记忆板（30）的两端以其板体呈U型结构的方式分别延伸进处于折叠状态下的两个转接板的凹槽中并使得第一拐角（34）与第二拐角（35）被包围其U型结构的内部。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述驱动系统（2）至少包括超声电机（12）和具有所述输出轴（9）的减速器（13），减速器（13）与超声电机（12）的输出端相连且使得超声电机（12）和展开单元（1）分别位于其输出轴（9）的轴向上的两侧。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述空间可展开机构的控制系统还包括角度位置检测设备（3），角度位置检测设备（3）设于展开单元（1）上且其与驱动系统（2）以彼此分别位于展开单元（1）第一方向上的两侧且彼此能够进行信息交互的方式相连接，以两个展开单元相对彼此转动的虚拟转动轴的延伸方向为第一方向。

10.一种空间可展开机构的控制系统，用以实现两个展开单元（1）之间的相对转动，其特征在于，所述空间可展开机构的控制系统至少包括设于展开单元（1）上且用于将外部驱动传递至展开单元的转接板，转接板包括第一副板（39）与第二副板（40），其中，

第一副板（39）与第二副板（40）被配置为在展开单元间呈折叠姿态时具有第一相对位置关系并在第一相对位置关系下由第一副板（39）与第二副板（40）的外轮廓共同限定得到转接板的第一工作结构，

第一副板（39）与第二副板（40）被配置为在展开单元间呈展开姿态时可从第一相对位置关系转换至第二相对位置关系并在第二相对位置关系下由第一副板（39）与第二副板（40）的外轮廓共同限定得到转接板的第二工作结构。

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