本發(fā)明涉及機(jī)械關(guān)節(jié)，尤其涉及一種有源直線回轉(zhuǎn)式電磁驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)。

背景技術(shù)：

1、折疊和展開(kāi)裝置在工業(yè)產(chǎn)品中有著廣泛的應(yīng)用，典型應(yīng)用為太陽(yáng)能折疊板的安裝和展開(kāi)。但目前為止，完成折疊或者展開(kāi)動(dòng)作的主要方式為人為手動(dòng)操作，這種操作方式存在精度低、效率低和勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。上述操作方式在一些場(chǎng)合中，存在不適用的問(wèn)題。例如，太空衛(wèi)星類產(chǎn)品中的太陽(yáng)能折疊板或者用于深孔探測(cè)用的裝置。就衛(wèi)星折疊裝置而言，控制方式存在兩種，一種是無(wú)源控制，另一種是有源控制，兩者中無(wú)源控制應(yīng)用廣泛。其中，無(wú)源控制方式為無(wú)源控制設(shè)備利用關(guān)節(jié)自身內(nèi)部的機(jī)械能驅(qū)動(dòng)展開(kāi)裝置完成從折疊到展開(kāi)的動(dòng)作，無(wú)外部動(dòng)力的輸入和控制；有源控制是指展開(kāi)裝置能夠在外部動(dòng)力和控制作用下，完成從折疊到展開(kāi)的動(dòng)作和從展開(kāi)到折疊的動(dòng)作。總體來(lái)說(shuō)，無(wú)源控制展開(kāi)裝置功能單一，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多次動(dòng)作的重復(fù)，有源控制展開(kāi)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)多次往復(fù)動(dòng)作的重復(fù)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂，出錯(cuò)率高，無(wú)法得到大規(guī)模應(yīng)用，尤其是無(wú)法在類似星鏈的大規(guī)模衛(wèi)星集群中得到推廣。

2、因此，如何提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、故障率低且易于推廣的有源直線回轉(zhuǎn)式電磁驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種有源直線回轉(zhuǎn)式電磁驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，解決現(xiàn)有有源控制展開(kāi)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、出錯(cuò)率高和推廣困難的問(wèn)題。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種有源直線回轉(zhuǎn)式電磁驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，包括通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)組件轉(zhuǎn)動(dòng)連接在一起的第一關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架和第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架，所述第一關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架和所述第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架的轉(zhuǎn)動(dòng)連接處設(shè)置有兩組直線回轉(zhuǎn)電磁驅(qū)動(dòng)模塊，所述第一關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架上安裝有展開(kāi)鎖緊組件，所述第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架上安裝有折疊鎖緊組件，所述第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架上設(shè)置有與所述展開(kāi)鎖緊組件相對(duì)應(yīng)的展開(kāi)限位銷孔，所述第一關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架上設(shè)置有與所述折疊鎖緊組件相對(duì)應(yīng)的折疊限位銷孔。

4、優(yōu)選的，所述第一關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架包括呈u形設(shè)置的第一基架，所述第一基架的背側(cè)設(shè)置有第一連桿安裝座，所述第一基架的兩個(gè)架臂之間安裝有回轉(zhuǎn)軸，所述回轉(zhuǎn)軸的兩端突出于所述第一基架的架臂且和所述第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架相對(duì)應(yīng)；所述第一基架的前端設(shè)置有展開(kāi)組件安裝座，所述展開(kāi)鎖緊組件安裝在所述展開(kāi)組件安裝座內(nèi)。

5、優(yōu)選的，所述第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架包括呈w形設(shè)置的第二基架，所述第二基架和所述第一基架相對(duì)應(yīng)，所述第二基架兩端的架臂上開(kāi)設(shè)有軸承座孔，所述回轉(zhuǎn)軸的兩端位于所述軸承座孔內(nèi)，所述第二基架的中心架臂兩端對(duì)稱安裝有兩個(gè)固定線圈座，所述固定線圈座和所述軸承座孔的位置相對(duì)應(yīng)，所述固定線圈座呈圓筒狀，所述回轉(zhuǎn)軸的中間段轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在所述固定線圈座內(nèi)，所述固定線圈座的外端側(cè)安裝有滑動(dòng)限位桿，所述滑動(dòng)限位桿的軸線平行于所述固定線圈座的軸線；

6、所述第二基架的背側(cè)設(shè)置有第二連桿安裝座，所述第二基架的前端設(shè)置有折疊組件安裝座，所述折疊鎖緊組件安裝在所述折疊組件安裝座內(nèi)，所述第二基架的后端開(kāi)設(shè)有所述展開(kāi)限位銷孔。

7、優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)組件包括端蓋和回轉(zhuǎn)軸承，所述回轉(zhuǎn)軸承安裝在所述軸承座孔內(nèi)，所述回轉(zhuǎn)軸的兩端轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述回轉(zhuǎn)軸承內(nèi)，所述回轉(zhuǎn)軸承外側(cè)覆蓋有所述端蓋，所述端蓋通過(guò)螺栓連接在所述第二基架的兩端的架臂上。

8、優(yōu)選的，所述兩組直線回轉(zhuǎn)電磁驅(qū)動(dòng)模塊分別設(shè)置在第二基架的中心架臂的兩側(cè)，所述直線回轉(zhuǎn)電磁驅(qū)動(dòng)模塊包括滾針軸承、滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)環(huán)、關(guān)節(jié)滑動(dòng)線圈和關(guān)節(jié)固定線圈，所述滾針軸承安裝在所述回轉(zhuǎn)軸的側(cè)周面上，所述滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)環(huán)套設(shè)在所述回轉(zhuǎn)軸上；

9、所述滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)環(huán)的側(cè)周面上開(kāi)設(shè)有螺旋導(dǎo)軌，所述滾針軸承滑動(dòng)連接在所述螺旋導(dǎo)軌內(nèi)，所述滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)環(huán)的側(cè)周面上還開(kāi)設(shè)有線圈安裝槽，所述關(guān)節(jié)滑動(dòng)線圈安裝在所述線圈安裝槽內(nèi)，所述滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)環(huán)的內(nèi)側(cè)端開(kāi)設(shè)有滑動(dòng)限位孔，所述滑動(dòng)限位桿和所述滑動(dòng)限位孔之間間隙配合，所述關(guān)節(jié)固定線圈安裝在所述固定線圈座上；

10、所述關(guān)節(jié)滑動(dòng)線圈和所述關(guān)節(jié)固定線圈均通過(guò)電線和外部電源連接，當(dāng)所述關(guān)節(jié)滑動(dòng)線圈和所述關(guān)節(jié)固定線圈通電后，所述關(guān)節(jié)滑動(dòng)線圈和所述關(guān)節(jié)固定線圈之間會(huì)產(chǎn)生引力或斥力，所述滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)環(huán)在所述引力或斥力的作用下靠近或遠(yuǎn)離所述固定線圈座，在所述滑動(dòng)限位桿和所述滑動(dòng)限位孔的配合下，所述滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)環(huán)靠近或遠(yuǎn)離所述固定線圈座時(shí)，帶動(dòng)所述滾針軸承在所述螺旋導(dǎo)軌內(nèi)移動(dòng)，所述滾針軸承在所述螺旋導(dǎo)軌內(nèi)移動(dòng)時(shí)帶動(dòng)所述回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。

11、優(yōu)選的，所述展開(kāi)鎖緊組件包括展開(kāi)鎖緊固定座，所述展開(kāi)鎖緊固定座安裝在所述展開(kāi)組件安裝座內(nèi)，所述展開(kāi)鎖緊固定座的兩端滑動(dòng)連接有展開(kāi)鎖緊銷，所述展開(kāi)鎖緊銷的尾端設(shè)置有第一線圈安裝面，所述第一線圈安裝面內(nèi)安裝有展開(kāi)鎖緊銷滑動(dòng)線圈，所述展開(kāi)鎖緊固定座的內(nèi)部安裝有展開(kāi)鎖緊固定線圈和展開(kāi)鎖緊固定彈簧，所述展開(kāi)鎖緊固定彈簧的兩端抵接住所述展開(kāi)鎖緊銷，所述展開(kāi)鎖緊銷滑動(dòng)線圈和所述展開(kāi)鎖緊固定線圈均通過(guò)電線和外部電源連接，當(dāng)所述展開(kāi)鎖緊銷滑動(dòng)線圈和所述展開(kāi)鎖緊固定線圈通電后，所述展開(kāi)鎖緊銷滑動(dòng)線圈和所述展開(kāi)鎖緊固定線圈之間產(chǎn)生引力或斥力，帶動(dòng)所述展開(kāi)鎖緊銷完成伸縮運(yùn)動(dòng)，所述展開(kāi)鎖緊銷和所述展開(kāi)限位銷孔相對(duì)應(yīng)。

12、優(yōu)選的，所述折疊鎖緊組件包括折疊鎖緊固定座，所述折疊鎖緊固定座安裝在所述折疊組件安裝座內(nèi)，所述折疊鎖緊固定座的兩端滑動(dòng)連接有折疊鎖緊銷，所述折疊鎖緊銷的尾端設(shè)置有第二線圈安裝面，所述第二線圈安裝面內(nèi)安裝有折疊鎖緊銷滑動(dòng)線圈，所述折疊鎖緊固定座的內(nèi)部安裝有折疊鎖緊固定線圈和折疊鎖緊固定彈簧，所述折疊鎖緊固定彈簧的兩端抵接住所述折疊鎖緊銷，所述折疊鎖緊銷滑動(dòng)線圈和所述折疊鎖緊固定線圈均通過(guò)電線和外部電源連接，當(dāng)所述折疊鎖緊銷滑動(dòng)線圈和所述折疊鎖緊固定線圈通電后，所述折疊鎖緊銷滑動(dòng)線圈和所述折疊鎖緊固定線圈之間產(chǎn)生引力或斥力，帶動(dòng)所述折疊鎖緊銷完成伸縮運(yùn)動(dòng)，所述折疊鎖緊銷和所述折疊限位銷孔相對(duì)應(yīng)。

13、優(yōu)選的，所述第一連桿安裝座和所述第二連桿安裝座內(nèi)均安裝有連桿，所述連桿的另一端設(shè)置有連接頭，所述連接頭鉸接在四方形框架上。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果：

15、本發(fā)明提供的有源直線回轉(zhuǎn)式電磁驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)通過(guò)控制流過(guò)關(guān)節(jié)滑動(dòng)線圈和關(guān)節(jié)固定線圈電流方向和電流通斷，實(shí)現(xiàn)利用電磁力控制滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)環(huán)的直線運(yùn)動(dòng)方向，當(dāng)滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)環(huán)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)其側(cè)周面螺旋導(dǎo)軌與回轉(zhuǎn)軸上的滾針軸承配合，帶動(dòng)回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到關(guān)節(jié)展開(kāi)或折疊的目的，該有源直線回轉(zhuǎn)式電磁驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、控制方便、占用空間小和穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種有源直線回轉(zhuǎn)式電磁驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，其特征在于：包括通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)組件轉(zhuǎn)動(dòng)連接在一起的第一關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架(1)和第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架(2)，所述第一關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架(1)和所述第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架(2)的轉(zhuǎn)動(dòng)連接處設(shè)置有兩組直線回轉(zhuǎn)電磁驅(qū)動(dòng)模塊，所述第一關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架(1)上安裝有展開(kāi)鎖緊組件(3)，所述第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架(2)上安裝有折疊鎖緊組件(4)，所述第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架(2)上設(shè)置有與所述展開(kāi)鎖緊組件(3)相對(duì)應(yīng)的展開(kāi)限位銷孔，所述第一關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架(1)上設(shè)置有與所述折疊鎖緊組件(4)相對(duì)應(yīng)的折疊限位銷孔。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源直線回轉(zhuǎn)式電磁驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，其特征在于：所述第一關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架(1)包括呈u形設(shè)置的第一基架(11)，所述第一基架的背側(cè)設(shè)置有第一連桿安裝座(12)，所述第一基架的兩個(gè)架臂之間安裝有回轉(zhuǎn)軸(13)，所述回轉(zhuǎn)軸(13)的兩端突出于所述第一基架(11)的架臂且和所述第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架(2)相對(duì)應(yīng)；所述第一基架(11)的前端設(shè)置有展開(kāi)組件安裝座(14)，所述展開(kāi)鎖緊組件(3)安裝在所述展開(kāi)組件安裝座(14)內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有源直線回轉(zhuǎn)式電磁驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，其特征在于：所述第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架(2)包括呈w形設(shè)置的第二基架(21)，所述第二基架(21)和所述第一基架(11)相對(duì)應(yīng)，所述第二基架(21)兩端的架臂上開(kāi)設(shè)有軸承座孔(22)，所述回轉(zhuǎn)軸(13)的兩端位于所述軸承座孔(22)內(nèi)，所述第二基架(21)的中心架臂兩端對(duì)稱安裝有兩個(gè)固定線圈座(23)，所述固定線圈座(23)和所述軸承座孔(22)的位置相對(duì)應(yīng)，所述固定線圈座(23)呈圓筒狀，所述回轉(zhuǎn)軸(13)的中間段轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在所述固定線圈座(23)內(nèi)，所述固定線圈座(23)的外端側(cè)安裝有滑動(dòng)限位桿(24)，所述滑動(dòng)限位桿(24)的軸線平行于所述固定線圈座(23)的軸線；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有源直線回轉(zhuǎn)式電磁驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，其特征在于：所述轉(zhuǎn)動(dòng)組件包括端蓋(5)和回轉(zhuǎn)軸承(6)，所述回轉(zhuǎn)軸承(6)安裝在所述軸承座孔(22)內(nèi)，所述回轉(zhuǎn)軸(13)的兩端轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述回轉(zhuǎn)軸承(6)內(nèi)，所述回轉(zhuǎn)軸承(6)外側(cè)覆蓋有所述端蓋(5)，所述端蓋(5)通過(guò)螺栓連接在所述第二基架(21)的兩端的架臂上。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有源直線回轉(zhuǎn)式電磁驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，其特征在于：所述兩組直線回轉(zhuǎn)電磁驅(qū)動(dòng)模塊分別設(shè)置在第二基架(21)的中心架臂的兩側(cè)，所述直線回轉(zhuǎn)電磁驅(qū)動(dòng)模塊包括滾針軸承(7)、滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)環(huán)(8)、關(guān)節(jié)滑動(dòng)線圈(9)和關(guān)節(jié)固定線圈(10)，所述滾針軸承(7)安裝在所述回轉(zhuǎn)軸(13)的側(cè)周面上，所述滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)環(huán)(8)套設(shè)在所述回轉(zhuǎn)軸(13)上；

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有源直線回轉(zhuǎn)式電磁驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，其特征在于：所述展開(kāi)鎖緊組件(3)包括展開(kāi)鎖緊固定座(31)，所述展開(kāi)鎖緊固定座(31)安裝在所述展開(kāi)組件安裝座(14)內(nèi)，所述展開(kāi)鎖緊固定座(31)的兩端滑動(dòng)連接有展開(kāi)鎖緊銷(32)，所述展開(kāi)鎖緊銷(32)的尾端設(shè)置有第一線圈安裝面(321)，所述第一線圈安裝面(321)內(nèi)安裝有展開(kāi)鎖緊銷滑動(dòng)線圈(33)，所述展開(kāi)鎖緊固定座(31)的內(nèi)部安裝有展開(kāi)鎖緊固定線圈(34)和展開(kāi)鎖緊固定彈簧(35)，所述展開(kāi)鎖緊固定彈簧(35)的兩端抵接住所述展開(kāi)鎖緊銷(32)，所述展開(kāi)鎖緊銷滑動(dòng)線圈(33)和所述展開(kāi)鎖緊固定線圈(34)均通過(guò)電線和外部電源連接，當(dāng)所述展開(kāi)鎖緊銷滑動(dòng)線圈(33)和所述展開(kāi)鎖緊固定線圈(34)通電后，所述展開(kāi)鎖緊銷滑動(dòng)線圈(33)和所述展開(kāi)鎖緊固定線圈(34)之間產(chǎn)生引力或斥力，帶動(dòng)所述展開(kāi)鎖緊銷(32)完成伸縮運(yùn)動(dòng)，所述展開(kāi)鎖緊銷(32)和所述展開(kāi)限位銷孔相對(duì)應(yīng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有源直線回轉(zhuǎn)式電磁驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，其特征在于：所述折疊鎖緊組件(4)包括折疊鎖緊固定座(41)，所述折疊鎖緊固定座(41)安裝在所述折疊組件安裝座(26)內(nèi)，所述折疊鎖緊固定座(41)的兩端滑動(dòng)連接有折疊鎖緊銷(42)，所述折疊鎖緊銷(42)的尾端設(shè)置有第二線圈安裝面(421)，所述第二線圈安裝面(421)內(nèi)安裝有折疊鎖緊銷滑動(dòng)線圈(43)，所述折疊鎖緊固定座(41)的內(nèi)部安裝有折疊鎖緊固定線圈(44)和折疊鎖緊固定彈簧(45)，所述折疊鎖緊固定彈簧(45)的兩端抵接住所述折疊鎖緊銷(42)，所述折疊鎖緊銷滑動(dòng)線圈(43)和所述折疊鎖緊固定線圈(44)均通過(guò)電線和外部電源連接，當(dāng)所述折疊鎖緊銷滑動(dòng)線圈(43)和所述折疊鎖緊固定線圈(44)通電后，所述折疊鎖緊銷滑動(dòng)線圈(43)和所述折疊鎖緊固定線圈(44)之間產(chǎn)生引力或斥力，帶動(dòng)所述折疊鎖緊銷(42)完成伸縮運(yùn)動(dòng)，所述折疊鎖緊銷(42)和所述折疊限位銷孔相對(duì)應(yīng)。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有源直線回轉(zhuǎn)式電磁驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，其特征在于：所述第一連桿安裝座(12)和所述第二連桿安裝座(25)內(nèi)均安裝有連桿，所述連桿的另一端設(shè)置有連接頭，所述連接頭鉸接在四方形框架上。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種有源直線回轉(zhuǎn)式電磁驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，涉及機(jī)械關(guān)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，包括通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)組件轉(zhuǎn)動(dòng)連接在一起的第一關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架和第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架，所述第一關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架和所述第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架的轉(zhuǎn)動(dòng)連接處設(shè)置有兩組直線回轉(zhuǎn)電磁驅(qū)動(dòng)模塊，所述第一關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架上安裝有展開(kāi)鎖緊組件，所述第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架上安裝有折疊鎖緊組件，所述第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架上設(shè)置有與所述展開(kāi)鎖緊組件相對(duì)應(yīng)的展開(kāi)限位銷孔，所述第一關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)架上設(shè)置有與所述折疊鎖緊組件相對(duì)應(yīng)的折疊限位銷孔。本發(fā)明關(guān)節(jié)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、控制方便、占用空間小和穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：宋承軒,朱釗清,孔元彤,高冬升,付彤,盛冬平,蘇純,郭魂
受保護(hù)的技術(shù)使用者：常州工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10