本發(fā)明涉及可展開單元機(jī)構(gòu)，具體涉及一種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)，可用于衛(wèi)星拋物面天線、空間平面天線支撐背架、雙層環(huán)形桁架式可展開天線、太陽能電池陣支撐架等空間可展機(jī)構(gòu)，屬于航天器材與設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著航天器功能日益復(fù)雜，對航天器的口徑和面積的需求大幅增長，如國際空間站這樣復(fù)雜大型的航天器，天陽能電池陣面積龐大，但航天器的包絡(luò)尺寸卻受到運載火箭有效載荷艙容積的限制，這就需要在發(fā)射階段可以收縮為體積很小，而在運行階段又能展開成大面積或者體積的高折疊比可展機(jī)構(gòu)。可展機(jī)構(gòu)在空間站、通訊衛(wèi)星平臺、太空望遠(yuǎn)鏡、航天飛機(jī)、星球探測器等航天器上被廣泛采用。如空間站基礎(chǔ)骨架、可展開/收攏的空間機(jī)械臂、空間伸展臂、大口徑可展開天線、大型柔性太陽帆板支架等。

空間可展機(jī)構(gòu)通常分為三種：桿狀可展機(jī)構(gòu)、面狀可展機(jī)構(gòu)和體狀可展機(jī)構(gòu)。其中，這三類可展機(jī)構(gòu)都可以通過空間可展單元在一維、二維、三維方向上陣列組合而得到。根據(jù)可展機(jī)構(gòu)的組成原理，可展機(jī)構(gòu)又可以分為鉸接式可展機(jī)構(gòu)和柔性材料可展機(jī)構(gòu)兩大類，前者由運動副和連桿組成，此類機(jī)構(gòu)的展開過程由鉸鏈活動實現(xiàn)，可重復(fù)折疊展開性好、壽命長、抗震性好、精度高、剛度大，當(dāng)前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于空間可展桁架、空間伸展臂、衛(wèi)星可展天線等領(lǐng)域，目前已作為成熟組件廣泛的應(yīng)用于各類航天器中。柔性材料可展機(jī)構(gòu)由柔性材料的彈性變形實現(xiàn)折疊展開，構(gòu)造工藝相對簡單，但是可重復(fù)收攏性差，精度和剛度都相對較低。

當(dāng)前國外已成功研制多種類型的鉸接式可展機(jī)構(gòu)，如美國用于三維地形觀測的60m可折展雷達(dá)支撐臂、國際空間站主太陽翼支撐龍骨、俄羅斯“聯(lián)盟號”飛船上的四面體構(gòu)架天線、美國thuraya通信衛(wèi)星上直徑達(dá)12m的環(huán)形桁架式天線、日本ets-8衛(wèi)星上的13m口徑構(gòu)架型天線等。未來星球探測、太空組裝與操作、太空建設(shè)、太空運輸?shù)茸鳂I(yè)，都需要宇航空間可折展機(jī)構(gòu)來完成相應(yīng)的作業(yè)。為此，我國相關(guān)科研機(jī)構(gòu)對空間可展機(jī)構(gòu)開展了一系列前瞻性的研究工作，并取得一定成果，但是目前尚無大型復(fù)雜的空間可展機(jī)構(gòu)付諸應(yīng)用。本發(fā)明研制了32種可以折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)，通過對模塊單元可以組裝成大尺度空間可展機(jī)構(gòu)。

國內(nèi)以往研制的四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)在展開狀態(tài)下為幾何欠靜定結(jié)構(gòu)，剛度和強(qiáng)度低，而且折疊狀態(tài)大多是平面狀態(tài)，折疊體積較大，折疊形式單一，不適于組裝空間大尺度可展開機(jī)構(gòu)。本發(fā)明克服了此類缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有的四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)在展開狀態(tài)下為幾何欠靜定結(jié)構(gòu)，剛度和強(qiáng)度較低，折疊體積較大，適應(yīng)性差的問題，進(jìn)而提供一種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是：

可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)，它包含18個構(gòu)件，18個構(gòu)件之間通過運動副相連接成可折疊機(jī)構(gòu)，該可折疊機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)下為靜定四棱柱結(jié)構(gòu)；該18個構(gòu)件分為7個固定長度構(gòu)件和11個可變長度構(gòu)件，18個構(gòu)件中的其中12個構(gòu)件構(gòu)成四棱柱的框架主體，其余6個構(gòu)件分別作為四棱柱的上面、下面、左面、右面、前面和后面的對角線，相對的兩個面布置的對角線交叉布置。

本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下有益效果：本發(fā)明提出了32種高折疊比、高剛度的可以折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)，極大的擴(kuò)展了空間可展開單元的選擇范圍，并且每種單元的展開狀態(tài)為幾何靜定結(jié)構(gòu)，單元剛度和強(qiáng)度高，單元剛度和強(qiáng)度提升80％以上，單元的折疊狀態(tài)為直線，折疊體積小，折疊體積減少了70％以上，展開性能良好，可靠性高，適用于大尺度空間可展機(jī)構(gòu)?？捎糜谛l(wèi)星拋物面天線、空間平面天線支撐背架、雙層環(huán)形桁架式可展開天線、太陽能電池陣支撐架等空間可展機(jī)構(gòu)。按照不同的單元陣列組合方式還可以得到其他不同結(jié)構(gòu)形式的空間大型可展開機(jī)構(gòu)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具體實施方式的可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開示意圖；其中，構(gòu)件中含有黑色圓點標(biāo)記的為可變長度構(gòu)件，不含黑色圓點標(biāo)記的為固定長度構(gòu)件；

圖2為圖1的可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏示意圖；其中黑色圓點為對應(yīng)的靜定四棱柱框架的頂點；

圖3為第一種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；其中，構(gòu)件中含有黑色圓點標(biāo)記的為可變長度構(gòu)件，不含黑色圓點標(biāo)記的為固定長度構(gòu)件；

圖4為第一種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；其中黑色圓點為對應(yīng)的靜定四棱柱框架的頂點；

圖5為第一種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；其中黑色圓點為對應(yīng)的固定長度構(gòu)件，而空心圓點為對應(yīng)的可變長度構(gòu)件；

圖6為第二種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖7為第二種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖8為第二種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖9為第三種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖10為第三種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖11為第三種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖12為第四種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖13為第四種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖14為第四種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖15為第五種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖16為第五種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖17為第五種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖18為第六種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖19為第六種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖20為第六種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖21為第七種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖22為第七種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖23為第七種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖24為第八種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖25為第八種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖26為第八種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖27為第九種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖28為第九種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖29為第九種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖30為第十種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖31為第十種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖32為第十種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖33為第十一種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖34為第十一種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖35為第十一種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖36為第十二種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖37為第十二種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖38為第十二種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖39為第十三種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖40為第十三種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖41為第十三種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖42為第十四種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖43為第十四種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖44為第十四種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖45為第十五種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖46為第十五種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖47為第十五種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖48為第十六種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖49為第十六種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖50為第十六種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖51為第十七種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖52為第十七種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖53為第十七種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖54為第十八種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖55為第十八種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖56為第十八種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖57為第十九種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖58為第十九種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖59為第十九種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖60為第二十種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖61為第二十種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖62為第二十種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖63為第二十一種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖64為第二十一種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖65為第二十一種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖66為第二十二種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖67為第二十二種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖68為第二十二種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖69為第二十三種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖70為第二十三種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖71為第二十三種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖72為第二十四種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖73為第二十四種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖74為第二十四種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖75為第二十五種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖76為第二十五種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖77為第二十五種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖78為第二十六種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖79為第二十六種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖80為第二十六種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖81為第二十七種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖82為第二十七種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖83為第二十七種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖84為第二十八種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖85為第二十八種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖86為第二十八種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖87為第二十九種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖88為第二十九種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖89為第二十九種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖90為第三十種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖91為第三十種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖92為第三十種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖93為第三十一種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖94為第三十一種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖95為第三十一種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖96為第三十二種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖97為第三十二種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)收攏狀態(tài)示意圖；

圖98為第三十二種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系示意圖；

圖99為將單個空間四棱柱可展開機(jī)構(gòu)單元機(jī)構(gòu)按照一維單方向陣列組合構(gòu)成的空間支撐臂機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖；

圖100為圖99的收攏狀態(tài)示意圖；

圖101為將單個空間四棱柱可展開機(jī)構(gòu)單元按照二維雙方向陣列組合構(gòu)成的空間平面天線支撐背架機(jī)構(gòu)的展開狀態(tài)示意圖；

圖102為圖101的收攏狀態(tài)示意圖；

圖103為將單個空間四棱柱可展開機(jī)構(gòu)單元按照周向環(huán)形陣列組合構(gòu)成的空間雙層環(huán)形桁架式可展開天線的支撐背架機(jī)構(gòu)的展開狀態(tài)示意圖；

圖104為圖103的收攏狀態(tài)示意圖；

圖105為將由空間四棱柱可展開機(jī)構(gòu)單元陣列組合構(gòu)成的空間支撐臂機(jī)構(gòu)按照周向環(huán)形間隔陣列，組成的空間拋物面可展開天線的支撐背架機(jī)構(gòu)的展開狀態(tài)示意圖；

圖106為圖105的收攏狀態(tài)示意圖。

具體實施方式

參見圖1-圖98說明，可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)，它包含18個構(gòu)件，18個構(gòu)件之間通過運動副相連接成可折疊機(jī)構(gòu)，該可折疊機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)下為靜定四棱柱結(jié)構(gòu)；該18個構(gòu)件分為7個固定長度構(gòu)件和11個可變長度構(gòu)件，18個構(gòu)件中的其中12個構(gòu)件構(gòu)成四棱柱的框架主體，其余6個構(gòu)件分別作為四棱柱的上面、下面、左面、右面、前面和后面的對角線，相對的兩個面布置的對角線交叉布置。

圖3至圖98中，32種的每一種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)展開狀態(tài)示意圖中含有黑色圓點標(biāo)記的構(gòu)件為可變長度構(gòu)件，不含黑色圓點標(biāo)記的構(gòu)件為固定長度構(gòu)件；對應(yīng)的收攏狀態(tài)示意圖中黑色圓點為對應(yīng)的靜定四棱柱框架的頂點，對應(yīng)的拓?fù)鋱D連接關(guān)系圖中黑色圓點表示相應(yīng)的固定長度構(gòu)件，而空心圓點表示相應(yīng)的可變長度構(gòu)件。

以第一種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)為例，如圖3所示，a，b，c，d，e，f，g，h分別代表構(gòu)建的靜定四棱柱的八個頂點，或者構(gòu)件之間連接節(jié)點，節(jié)點含有運動副，其中ab，bc，cd，da，ah，he，ed，ef，fc，fg，gb和gh這12個構(gòu)件形成靜定四棱柱的框架主體，ac，ge，ag，ec，ae和gc這6個構(gòu)件分別為靜定四棱柱的上面、下面、左面、右面、前面和后面的對角線。其中帶有黑色圓點的bc，da，gb，ed，fg，he，ef，ag，ac，cg和ce這11個構(gòu)件還分別表示可變長度構(gòu)件，而ab、cd、ah、gh、ge、cf、ae這7個構(gòu)件還分別表示固定長度構(gòu)件?？勺冮L度構(gòu)件優(yōu)選用可折疊鉸鏈桿、套筒桿或可變長度柔性索，各個節(jié)點含有的運動副優(yōu)選用轉(zhuǎn)動副、球副或u副。

具體收攏過程為：ef、ed、ce構(gòu)件拉長的同時圍繞頂點g以ge為半徑、以頂點h以he為半徑旋轉(zhuǎn)做相對旋轉(zhuǎn)一定角度，bc、da、ag構(gòu)件收縮，同時八個頂點(節(jié)點)相對轉(zhuǎn)動，最后得到如圖4的可折疊成直線的收攏狀態(tài)圖，圖3和圖4的相對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系如圖5所示。圖5中的ab、ac、ad、ae、ag、ah、bc、bg、cd、ce、cf、cg、de、ef、eg、eh、fg、gh分別表示構(gòu)件，其中帶有黑色圓點的構(gòu)件(ab、ae、ah、cd、cf、eg和gh)代表固定長度構(gòu)件，而空心圓點的構(gòu)件(ac、ad、ag、bc、bg、ce、cg、de、ef、eh和fg)代表可變長度構(gòu)件，圖5中的上述18個構(gòu)件之間的連線表示構(gòu)件之間的連接關(guān)系。

以此類推，類似結(jié)構(gòu)的單元還有31種，如圖6至圖98所示，只是對可變長度構(gòu)件的位置進(jìn)行了不同的布置。第2種至第32種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)按照給出的可變長度構(gòu)件和固定長度構(gòu)件的布置位置結(jié)合四棱柱框架主體的頂點或節(jié)點含有的運動副最終實現(xiàn)展開、收攏及拓?fù)溥B接關(guān)系圖的相應(yīng)構(gòu)建。在32種中可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)涉及的運動副優(yōu)先選用轉(zhuǎn)動副、球副或u副，涉及的可變長度構(gòu)件優(yōu)先選用可折疊鉸鏈桿、套筒桿或可變長度柔性索，或者運動副及可變長度構(gòu)件的任意有效性組合，以實現(xiàn)完成每一種可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)相應(yīng)的展開、收攏及對應(yīng)的拓?fù)溥B接關(guān)系圖的構(gòu)建。

本發(fā)明提供32種高折疊比、高剛度的可以折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)，每個單元由11個可變長度構(gòu)件與7個固定長度構(gòu)件組成，可以方便擴(kuò)展成為直線型、平面型、三維曲面型可展機(jī)構(gòu)。

將單個可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)按照一維單方向陣列組合可以構(gòu)成如圖99和圖100所示的空間支撐臂機(jī)構(gòu)。

將單個可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)按照二維雙方向陣列組合可以構(gòu)成如圖101和圖102所示的空間平面天線支撐背架機(jī)構(gòu)。

將單個可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)按照周向環(huán)形陣列組合可以構(gòu)成如圖103和圖104所示的空間雙層環(huán)形桁架式可展開天線的支撐背架機(jī)構(gòu)。

將由可折疊成直線的空間四棱柱可展開單元機(jī)構(gòu)陣列組合構(gòu)成的空間支撐臂機(jī)構(gòu)按照周向環(huán)形間隔陣列，可以組成如圖105和圖106所示的空間拋物面可展開天線的支撐背架機(jī)構(gòu)。

按照不同的單元陣列組合方式還可以得到其他不同結(jié)構(gòu)形式的空間大型可展開機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明已以較佳實施案例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可以利用上述揭示的結(jié)構(gòu)及技術(shù)內(nèi)容做出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施案例，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施案例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明技術(shù)方案范圍。