论文摘要：伸缩可控的杆状空间伸展机构研究

在参阅大量国内外空间伸展机构的基础上，设计了一种伸缩可控的杆状空间伸展机构。该伸展机构是采用动态形成螺旋管柱的原理来实现机构的可控伸缩，其结构构思独特，只需要驱动‘螺母’机构正反向旋转即可实现伸缩。‘螺母’机构的旋转由力矩伺服电机来驱动，通过对伺服电机的闭环控制来实现自主伸缩。由于采用高精度角度编码器作为反馈器件，保证伸缩速度及位置精度。该伸展机构具有结构简单，伸缩比大，重量轻的优点，而且伸出杆在伸缩过程中直径始终保持不变，因此该机构具有较好的刚度。该伸展机构伸出杆直径为100mm，伸缩行程为10000mm，并且伸出杆可回收在直径300mm高度为380mm的容器内，每米伸出杆重量为650g。为了考察该机构的各项性能指标，对伸展机构进行了静力学和动力学分析计算。通过三维建模及仿真，给出了控制系统性能。结果表明该杆状空间伸展机构结构合理，实现了伸缩的可控性与自主性、定位的准确性，以及伸缩过程中机构构型的一致性，并进行了深入的理论分析，为该机构的工程应用奠定了基础。关键词：空间伸展机构，螺旋管柱，伸缩可控