[發明專利]一種基于空間并聯機構的準萬向姿態執行機構

有效

• 申請號: 201910667368.6
• 申請日: 2019-07-23
• 公開（公告）號: CN110502024B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 張激揚;羅睿智;張強;卿濤;吳金濤;樊亞洪;翟百臣;王曉偉;王舒雁;周大寧;趙雷;路宏
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張歡

1.一種基于空間并聯機構的準萬向姿態執行機構，其特征在于，包括并聯機構平臺(1)、輪體(2)、高速電機(3)、軸承(4)、殼體(5)；并聯機構平臺(1)是包括n條驅動支鏈、靜基座(7)、動平臺(10)的且至少具有兩個轉動自由度的空間并聯機構；

輪體(2)中心處安裝軸承(4)，高速電機(3)的轉子安裝在軸承(4)上；軸承(4)和高速電機(3)的定子一并安裝于并聯機構平臺(1)的動平臺(10)，輪體(2)、高速電機(3)的定子和轉子、軸承(4)同軸；并聯機構平臺(1)、輪體(2)、高速電機(3)和軸承(4)通過并聯機構平臺(1)的靜基座(7)接口安裝于殼體(5)內部；殼體(5)外部的支耳與外部的航天器艙板連接；殼體(5)包絡輪體(2)的最大活動范圍；并聯機構平臺(1)通過多條驅動支鏈的運動控制動平臺(10)運動；靜基座(7)包括平臺和n條支腿，平臺通過在底部沿周向均勻分布的n個支腿支撐；n為正整數；

驅動支鏈包括低速電機(6)、絲杠(8)、螺母(9)、第二鉸鏈(13)、彈簧阻尼器(12)、第一鉸鏈(11)、導向桿(14)；n條驅動支鏈對應安裝在靜基座(7)的各支腿支撐上；其中，絲杠(8)通過軸承安裝于靜基座(7)的支腿上，低速電機(6)的轉子固定于絲杠(8)的末端，低速電機(6)的定子安裝于靜基座(7)的支腿末端，低速電機(6)的定、轉子為同軸安裝；動平臺(10)通過第一鉸鏈(11)與彈簧阻尼器(12)連接，彈簧阻尼器(12)通過第二鉸鏈(13)與螺母(9)連接；螺母(9)安裝于絲杠(8)上，導向桿(14)沿靜基座(7)的支腿安裝，螺母(9)沿導向桿(14)移動，導向桿(14)對螺母(9)起導向作用；

通過并聯機構平臺(1)在局部區域任意連續轉動實現角動量矢量在該區域內的任意連續偏擺，改變角動量矢量的方向，輸出陀螺力矩；通過高速電機(3)變速，改變角動量矢量的大小，輸出反作用力矩；陀螺力矩和反作用力矩單獨或共同作為航天器的姿控力矩。

2.根據權利要求1所述的一種基于空間并聯機構的準萬向姿態執行機構，其特征在于：殼體(5)包括上殼體和下殼體，上殼體和下殼體通過螺紋連接和錫焊密封。

3.根據權利要求1所述的一種基于空間并聯機構的準萬向姿態執行機構，其特征在于：輪體(2)為圓形框架結構，從圓形框架圓形向外輻射的輻條支撐圓形框。

4.根據權利要求3所述的一種基于空間并聯機構的準萬向姿態執行機構，其特征在于：輪體(2)的輻條與圓形平面之間存在銳角夾角。

5.根據權利要求1所述的一種基于空間并聯機構的準萬向姿態執行機構，其特征在于：絲杠(8)與殼體(5)的對外安裝接口平面呈角度α，角度α的大小根據所述準萬向姿態執行機構的運動學和動力學特性進行優化選定。

6.根據權利要求1所述的一種基于空間并聯機構的準萬向姿態執行機構，其特征在于：通過測量并聯機構平臺(1)中絲杠(8)的轉角計算螺母(9)的位移，或者直接測量螺母(9)的實時位移，再利用各螺母(9)的位移計算并聯機構平臺(1)中的動平臺(10)的實時姿態，通過動平臺(10)姿態的相對變化確定動平臺(10)的實時偏轉角速度。