一种高折展比仿蜗牛空间卫星自拍装置

1.本发明涉及卫星自拍的技术领域，特别涉及一种高折展比仿蜗牛空间卫星自拍装置。


背景技术：

2.随着航天事业的迅速发展和对太空探索的不断深入，空间中的航天器数量急剧增长，与此同时相关空间航天器自拍与自检测装置的应用场景需求日益旺盛，如卫星结构异常检测、空间站的建造维护、科学实验载荷的照料、行星表面探测、卫星自我展示与宣传科普等场景需求。
3.而当前空间自拍装置有通过弹射微型相机的方式，对太阳帆板展开状态进行监视，还有我国天问一号火星轨道器通过加热形状记忆合金铰链驱动折叠杆进行自拍检测。但类似空间自拍装置、外挂相机装置还存在很多缺陷，装置复杂、成本较高、折展比不高。
4.具体的，空间自拍装置中最为重要的部分为支撑相机模块的杆状伸展臂，目前大量应用于航天领域的杆状伸展臂主要为三种形式：套筒式空间伸展臂、铰接式空间伸展臂、薄壁管状空间伸展臂。相对于上述其他两种伸展臂，薄壁管状伸展臂具有结构简单、可靠性高、轻质、高收纳率等优点，但薄壁伸展臂刚度较小。
5.所以研发一种兼顾刚度和折展比高的方案已经成为一个亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种高折展比仿蜗牛空间卫星自拍装置，以解决现有技术无法兼顾刚度和折展比的问题。
7.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高折展比仿蜗牛空间卫星自拍装置，包括基座、折叠式联动杆和伸缩杆；所述基座上设有伸缩电机和控制电路；所述折叠式联动杆的一端转动连接有翻转机构，所述折叠式联动杆的另一端与所述伸缩杆转动连接；所述翻转机构设于所述基座上，所述翻转机构用于驱动所述折叠式联动杆变为折叠状态和伸展状态，所述折叠式联动杆的折叠状态用于实现所述伸缩杆的往内翻转收藏，所述折叠式联动杆的伸展状态用于实现所述伸缩杆的往外翻转展开；所述伸缩杆的一端与所述伸缩电机的转动轴转动连接，所述伸缩杆的伸缩端设有摄像机，所述伸缩杆的内部设有薄壁管状杆，所述薄壁管状杆一端缠绕于所述伸缩电机的转动轴上，所述薄壁管状杆的另一端与所述伸缩杆的伸缩端连接；所述控制电路用于控制所述伸缩杆进行伸展。
8.在其中一个实施例中，所述翻转机构为卷簧，所述卷簧安装于所述折叠式联动杆的转动连接处，所述卷簧的收紧用于控制所述折叠式联动杆处于折叠状态，所述卷簧的放松用于控制所述折叠式联动杆变为伸展状态。
9.在其中一个实施例中，所述基座上设有可熔断的电阻丝，所述电阻丝与所述伸缩杆连接，所述电阻丝用于拉扯所述伸缩杆，以使所述折叠式联动杆维持于折叠状态；所述控制电路与所述电阻丝电性连接，所述控制电路用于控制所述电阻丝发热熔断，在所述电阻
丝熔断时，所述卷簧用于自释放带动所述折叠式联动杆变为伸展状态。
10.在其中一个实施例中，所述折叠式联动杆包括第一折叠杆和第二折叠杆，所述第一折叠杆的一端与所述基座转动连接，所述第一折叠杆的该端安装有所述卷簧，所述第一折叠杆的另一端与所述第二折叠杆的一端转动连接，所述第二折叠杆的另一端与所述伸缩杆转动连接。
11.在其中一个实施例中，所述伸缩杆包括转动臂杆和伸缩臂杆；所述转动臂杆套于所述伸缩电机的转动轴外，所述转动臂杆与所述伸缩电机的转动轴转动连接；所述伸缩臂杆滑动安装于伸缩转动臂杆上，所述伸缩臂杆上设有所述摄像机，所述伸缩臂杆的滑动用于实现所述伸缩杆的伸缩。
12.在其中一个实施例中，所述基座上设有定位机构，在所述伸缩杆往外翻转时，所述定位机构用于锁定所述伸缩杆的往外翻转状态。
13.在其中一个实施例中，所述转动臂杆设有转盘，所述转盘朝向所述基座的表面设有定位孔；所述定位机构包括弹簧和插销，所述弹簧推动所述插销与所述转盘的表面弹性抵接，在所述伸缩杆往外翻转时，所述弹簧用于推动所述插销嵌入所述定位孔内。
14.本发明的有益效果如下：
15.1、本自拍装置采用两级驱动，设计简单、可靠性高；采用薄壁管状杆作为自拍装置主体，体积小、质量小、折展比高，解决了传统空间伸展装置设计复杂、可靠性低、折展比不高、体积大、质量大的问题。
16.2、通过将可收拢的薄壁管状杆装在刚性的伸缩杆中，解决了薄壁管状杆刚度较低的问题，结合薄壁管状杆自身轴向刚度高、抗弯刚度高的优点，组合体更兼具抗扭刚度高的特点。
17.3、整体模块体积小，质量小，耗能小，低成本实现卫星自检测目标。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明实施例提供的收纳状态结构示意图；
20.图2是图1的展开状态结构示意图；
21.图3是图1的伸缩杆伸展状态剖视结构示意图；
22.图4是图3的薄壁管状杆结构示意图；
23.图5是图1的侧视结构示意图；
24.图6是图1的拆解结构示意图；
25.图7是图2的拆解结构示意图。
26.附图标记如下：
27.10、基座；
28.20、折叠式联动杆；21、第一折叠杆；22、第二折叠杆；
29.30、伸缩杆；31、薄壁管状杆；32、转动臂杆；33、伸缩臂杆；34、转盘；35、定位孔；
30.40、转动轴；
31.50、摄像机；
32.60、卷簧；
33.70、电阻丝；
34.80、定位机构；81、弹簧；82、插销。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
36.本发明提供了一种高折展比仿蜗牛空间卫星自拍装置，其实施例如图1至图7所示，包括基座10、折叠式联动杆20和伸缩杆30；基座10上设有伸缩电机和控制电路；折叠式联动杆20的一端转动连接有翻转机构，折叠式联动杆20的另一端与伸缩杆30转动连接；翻转机构设于基座10上，翻转机构用于驱动折叠式联动杆20变为折叠状态和伸展状态，折叠式联动杆20的折叠状态用于实现伸缩杆30的往内翻转收藏，折叠式联动杆20的伸展状态用于实现伸缩杆30的往外翻转展开；伸缩杆30的一端与伸缩电机的转动轴40转动连接，伸缩杆30的伸缩端设有摄像机50，伸缩杆30的内部设有薄壁管状杆31，薄壁管状杆31一端缠绕于伸缩电机的转动轴40上，薄壁管状杆31的另一端与伸缩杆30的伸缩端连接；控制电路用于控制伸缩杆30进行伸展。
37.在未进行应用时，高折展比仿蜗牛空间卫星自拍装置处于完全收纳的状态，譬如伸缩电机控制控制其转动轴40进行转动，以使得薄壁管状杆31缠绕于其转动轴40上，薄壁管状杆31将以此带动伸缩杆30变为收缩状态，然后翻转机构则控制折叠式联动杆20带动伸缩杆30进行逆时针转动，从而使得伸缩杆30处于水平放置的状态，即可实现完整收缩。
38.而在需要进行展开使用时，可利用翻转机构控制折叠联动杆带动伸缩杆30顺时针转动至翻出状态，然后伸缩电机控制其转动轴40转动，以使得薄壁管状杆31变为放松状态，薄壁管状杆31将推动伸缩杆30进行伸长，从而实现了伸展状态的便会；此时再利用摄像机50进行需要的拍摄即可。
39.在采用上述设置方式后，至少具备以下有点：
40.1、本自拍装置采用两级驱动，设计简单、可靠性高；采用薄壁管状杆31作为自拍装置主体，体积小、质量小、折展比高，解决了传统空间伸展装置设计复杂、可靠性低、折展比不高、体积大、质量大的问题。
41.2、通过将可收拢的薄壁管状杆31装在刚性的伸缩杆30中，解决了薄壁管状杆31刚度较低的问题，结合薄壁管状杆31自身轴向刚度高、抗弯刚度高的优点，组合体更兼具抗扭刚度高的特点。
42.3、整体模块体积小，质量小，耗能小，低成本实现卫星自检测目标。
43.如图2、图6和图7所示，此实施例优选设置翻转机构为卷簧60，卷簧60安装于折叠式联动杆20的转动连接处，卷簧60的收紧用于控制折叠式联动杆20处于折叠状态，卷簧60的放松用于控制折叠式联动杆20变为伸展状态。
44.在采用此设置方式后，可通过外力控制卷簧60处于收紧状态，即在外力维持的情况下，将可实现折叠式联动杆20折叠状态的维持；而外力一旦消除，卷簧60将会因自身作用力而放松，并以此驱动折叠了联动杆的转动伸展，即可在无外力添加的情况下实现折叠式
联动杆20的自动伸展控制，更为符合在外太空无外力输入的使用环境。
45.如图5至图7所示，此实施例优选设置基座10上设有可熔断的电阻丝70，电阻丝70与伸缩杆30连接，电阻丝70用于拉扯伸缩杆30，以使折叠式联动杆20维持于折叠状态；控制电路与电阻丝70电性连接，控制电路用于控制电阻丝70发热熔断，在电阻丝70熔断时，卷簧60用于自释放带动折叠式联动杆20变为伸展状态。
46.在采用此设置方式后，由于电阻丝70在默认状态下并非处于加热状态，所以未熔断的电阻丝70将可对伸缩杆30持续施加拉力，不但确保了卷簧60的持续收紧，也确保了折叠式联动杆20折叠状态的维持。
47.而需要切换为伸展状态时，只需利用控制电路对电阻丝70进行加热，电阻丝70将会受热熔断，所以失去外力作用后，卷簧60将自动放松并带动折叠式联动杆20进行伸展，从而满足了自动伸展变化的使用需求。
48.如图2、图6和图7所示，此实施例优选设置折叠式联动杆20包括第一折叠杆21和第二折叠杆22，第一折叠杆21的一端与基座10转动连接，第一折叠杆21的该端安装有卷簧60，第一折叠杆21的另一端与第二折叠杆22的一端转动连接，第二折叠杆22的另一端与伸缩杆30转动连接。
49.在采用此设置方式后，将可利用第一折叠杆21与第二折叠杆22转动至重叠状态，从而实现了折叠式联动杆20的折叠收纳，也可利用第一折叠杆21与第二折叠杆22转动至直线排列状态，从而实现折叠式联动杆20的伸展控制。
50.如图1至图3所示，此实施例优选设置伸缩杆30包括转动臂杆32和伸缩臂杆33；转动臂杆32套于伸缩电机的转动轴40外，转动臂杆32与伸缩电机的转动轴40转动连接；伸缩臂杆33滑动安装于伸缩转动臂杆32上，伸缩臂杆33上设有摄像机50，伸缩臂杆33的滑动用于实现伸缩杆30的伸缩。
51.在采用此设置方式后，转动臂杆32可设置圆孔套于伸缩电机的转动轴40外，则可实现两者的转动连接；而且此实施例的转动臂杆32内部设有中空直槽，从而便于伸缩臂杆33滑动插入，以此满足的伸缩控制的需求，譬如伸缩臂杆33往外滑出则实现了伸长控制和，伸缩臂杆33往内滑入则实现了收缩控制。
52.如图5至图7所示，此实施例优选设置基座10上设有定位机构80，在伸缩杆30往外翻转时，定位机构80用于锁定伸缩杆30的往外翻转状态。
53.在采用此设置方式后，则可利用定位机构80确保伸缩杆30始终处于最佳的伸展状态，即保障时刻能够进行最佳的拍摄操作。
54.譬如此实施例优选设置转动臂杆32设有转盘34，转盘34朝向基座10的表面设有定位孔35；定位机构80包括弹簧81和插销82，弹簧81推动插销82与转盘34的表面弹性抵接，在伸缩杆30往外翻转时，弹簧81用于推动插销82嵌入定位孔35内。
55.即在伸缩杆30未转动至指定状态时，插销82是位于定位孔35外的，所以此时伸缩杆30能够继续转动，但伸缩杆30一旦转动到位后，插销82将与定位孔35相对，所以弹簧81将推动插销82嵌入定位孔35内，从而实现了对伸缩杆30的定位限位作用。
56.为便于对本发明的使用方式进行了解，下文还提供了两种具体的使用方式：
57.使用方式一
58.将高折展比仿蜗牛空间卫星自拍装置安装在微纳卫星顶端外板上，当微纳卫星入
轨并完全消旋与对地定向后，高折展比仿蜗牛空间卫星自拍装置将进行工作。折叠式联动杆20带动伸缩杆30向外展开到位后，伸缩电机将驱动薄壁管状杆31旋转，伸缩杆30向外伸展，将摄像机50部署至高处，摄像机50开机，地球与微纳卫星将同时进入微型相机视场，摄像机50记录微纳卫星与地球同框图像，进行微纳卫星的自宣传工作，同时也能监测微纳卫星整体状态。可在微纳卫星顶板同时安装一块lcd显示屏，摄像机50拍摄lcd屏幕并回传，回传lcd屏幕图像，完成地空信息交互。
59.使用方式二
60.将高折展比仿蜗牛空间卫星自拍装置安装在太阳帆根部，当疑似发生空间碎片撞击太阳帆事件时，高折展比仿蜗牛空间卫星自拍装置将进行工作，折叠式联动杆20带动伸缩杆30向外展开到位后，伸缩电机将驱动薄壁管状杆31旋转，伸缩杆30向外伸展，将摄像机50部署至高处，摄像机50开机。地面根据传回图像判断太阳帆是否受损，若受损，则快速判断受损区域。
61.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种高折展比仿蜗牛空间卫星自拍装置，其特征在于，包括基座、折叠式联动杆和伸缩杆；所述基座上设有伸缩电机和控制电路；所述折叠式联动杆的一端转动连接有翻转机构，所述折叠式联动杆的另一端与所述伸缩杆转动连接；所述翻转机构设于所述基座上，所述翻转机构用于驱动所述折叠式联动杆变为折叠状态和伸展状态，所述折叠式联动杆的折叠状态用于实现所述伸缩杆的往内翻转收藏，所述折叠式联动杆的伸展状态用于实现所述伸缩杆的往外翻转展开；所述伸缩杆的一端与所述伸缩电机的转动轴转动连接，所述伸缩杆的伸缩端设有摄像机，所述伸缩杆的内部设有薄壁管状杆，所述薄壁管状杆一端缠绕于所述伸缩电机的转动轴上，所述薄壁管状杆的另一端与所述伸缩杆的伸缩端连接；所述控制电路用于控制所述伸缩杆进行伸展。2.根据权利要求1所述的高折展比仿蜗牛空间卫星自拍装置，其特征在于，所述翻转机构为卷簧，所述卷簧安装于所述折叠式联动杆的转动连接处，所述卷簧的收紧用于控制所述折叠式联动杆处于折叠状态，所述卷簧的放松用于控制所述折叠式联动杆变为伸展状态。3.根据权利要求2所述的高折展比仿蜗牛空间卫星自拍装置，其特征在于，所述基座上设有可熔断的电阻丝，所述电阻丝与所述伸缩杆连接，所述电阻丝用于拉扯所述伸缩杆，以使所述折叠式联动杆维持于折叠状态；所述控制电路与所述电阻丝电性连接，所述控制电路用于控制所述电阻丝发热熔断，在所述电阻丝熔断时，所述卷簧用于自释放带动所述折叠式联动杆变为伸展状态。4.根据权利要求2或3任一项所述的高折展比仿蜗牛空间卫星自拍装置，其特征在于，所述折叠式联动杆包括第一折叠杆和第二折叠杆，所述第一折叠杆的一端与所述基座转动连接，所述第一折叠杆的该端安装有所述卷簧，所述第一折叠杆的另一端与所述第二折叠杆的一端转动连接，所述第二折叠杆的另一端与所述伸缩杆转动连接。5.根据权利要求1所述的高折展比仿蜗牛空间卫星自拍装置，其特征在于，所述伸缩杆包括转动臂杆和伸缩臂杆；所述转动臂杆套于所述伸缩电机的转动轴外，所述转动臂杆与所述伸缩电机的转动轴转动连接；所述伸缩臂杆滑动安装于伸缩转动臂杆上，所述伸缩臂杆上设有所述摄像机，所述伸缩臂杆的滑动用于实现所述伸缩杆的伸缩。6.根据权利要求5所述的高折展比仿蜗牛空间卫星自拍装置，其特征在于，所述基座上设有定位机构，在所述伸缩杆往外翻转时，所述定位机构用于锁定所述伸缩杆的往外翻转状态。7.根据权利要求6所述的高折展比仿蜗牛空间卫星自拍装置，其特征在于，所述转动臂杆设有转盘，所述转盘朝向所述基座的表面设有定位孔；所述定位机构包括弹簧和插销，所述弹簧推动所述插销与所述转盘的表面弹性抵接，在所述伸缩杆往外翻转时，所述弹簧用于推动所述插销嵌入所述定位孔内。

技术总结
本发明公开了一种高折展比仿蜗牛空间卫星自拍装置，包括基座、折叠式联动杆和伸缩杆；基座上设有伸缩电机和控制电路；折叠式联动杆的一端转动连接有翻转机构，折叠式联动杆的另一端与伸缩杆转动连接；翻转机构设于基座上，翻转机构用于驱动折叠式联动杆变为折叠状态和伸展状态，折叠式联动杆的折叠状态用于实现伸缩杆的往内翻转收藏，折叠式联动杆的伸展状态用于实现伸缩杆的往外翻转展开；伸缩杆的一端与伸缩电机的转动轴转动连接，伸缩杆的伸缩端设有摄像机，伸缩杆的内部设有薄壁管状杆，薄壁管状杆一端缠绕于伸缩电机的转动轴上，薄壁管状杆的另一端与伸缩杆的伸缩端连接；控制电路用于控制伸缩杆进行伸展。电路用于控制伸缩杆进行伸展。电路用于控制伸缩杆进行伸展。


技术研发人员：张锦绣 黄泰和 王辉 伍思欢 吴嘉宁 袁焘 黎彬 钟柯杨 余星凡
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：2023.01.09
技术公布日：2023/4/17