一體化雙軸驅動機構

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一體化雙軸驅動機構中國空間技術研究院（航天五院）隸屬於中國航天科技集團有限公司，成立於1968年2月20日。自1970年4月24日成功發射我國第一顆人造地球衛星以來，研究院已抓總研製並成功發射了300餘顆航天器，實現200餘顆航天器在軌運行，研製的航天器覆蓋載人航天、月球與深空探測、導航定位、對地觀測、通信廣播、空間科學與技術試驗六大系列航天器，實現了大、中、小、微型航天器的系列化、平台化發展。研究院圓滿完成載人航天工程、探月工程、北斗工程、高分工程為代表的重大航天任務，為實現我國航天三大里程碑跨越發展做出了突出貢獻。研究院充分發揮航天技術的優勢和輻射帶動作用，不斷將航天新技術成果推廣到國民經濟多個領域。聚焦衛星應用、智能裝備、空間生物三大優勢業務板塊，打造了中國衛星、康拓紅外、航天生物三大業務發展主體平台，形成了以京津冀、長三角和粵港澳大灣區三大重點區域為主的區域布局。

目錄

簡介

研究院堅持國際化發展戰略，積極踐行「一帶一路」倡議，推動構建人類命運共同體，先後與俄羅斯、法國、巴西等100多個國家和地區的宇航公司及空間研究機構建立了良好的合作關係。2004年實現了首顆商業衛星出口合同簽署。截至2020年底，已向國際用戶交付了20顆商業衛星，出口產品覆蓋通信衛星、遙感衛星、衛星應用、航天器研製基礎設施、宇航單機部組件和宇航元器件等。

研究院打造了北京、天津、懷來、西安、蘭州、煙臺、深圳、內蒙古、杭州等產業基地，擁有空間飛行器總體設計、分系統研製生產、系統集成、總裝測試、環境試驗、地面設備製造及衛星應用、服務保障等配套完整的研製生產體系。研究院現有中國科學院和中國工程院院士9人，國際宇航科學院院士11人，俄羅斯宇航科學院院士9人，國家級突出貢獻專家15人，全國技術能手40人，高級以上職稱人員7200餘人。研究院獲得國家科學技術獎84項，其中特等獎9項；授權專利7700餘件，榮獲中國專利金獎3項；省部級獎3000餘項。研究院先後榮獲全國文明單位、全國創先爭優先進基層黨組織、全國模範職工之家等榮譽稱號。

二、技術要點

（解決的技術難題、技術指標等）

隨着可運動有效載荷、多自由度定向天線以及空間機械臂的空間應用日趨廣泛，迫切需求具有多自由度，特別是兩自由度的驅動機構，並在結構重量、動態性能、集成性等方面提出了更高的要求。傳統雙軸驅動機構設計方案中，由於受到雙軸驅動機構的包絡尺寸限制，採用 L 型軸間支架的連接形式很難實現 A 軸和 B 軸在同一平面內且相互垂直。這種連接方式的結構剛度往往受軸間支架的剛度所限，且重量較大。此外，受負載和加工精度的影響，軸間支架很難保證兩軸驅動機構有良好的正交性，從而影響控制精度。

本發明的技術解決問題是 ：克服現有雙軸驅動機構各軸單獨設計所造成的結構不緊湊，重量大，剛度低，軸線不相交，布線、裝調困難的不足，提供了一種結構緊湊，重量輕，體積小，剛度大，軸線相交，布線、裝調方便，動態特性更好的雙軸驅動機構。系統一體化雙軸驅動機構採用系統一體化協同與集成設計，兩個驅動組件共用殼體，有效減小了體積、重量。由於取消了軸間支架，系統裝調精度主要依賴結構件的加工精度保證，使得裝調簡單、兩軸垂直度便於實現，提高了整體剛度和驅動機構的動態特性。兩軸線正交且相交，便於控制律設計，且減小了輸出慣量。本機構可作為航天器機構通用的兩自由度驅動裝置。

三、成果形式

（專利、著作權、新產品、新技術等）

本項目是專利技術

四、應用領域及應用場景

航空航天

五、當前應用成效

與現有技術相比的優點在於 ：打破了傳統雙軸驅動機構各軸單獨設計的思路，從系統層面（結構、傳動及控制等方面）進行雙軸的協同與集成設計，兩個驅動組件共用殼體，有效減小了體積、重量 ；由於取消了軸間支架，系統裝調精度主要依賴結構件的加工精度保證，使得裝調簡單、兩軸垂直度便於實現 ；兩軸線正交且相交，便於控制律設計，且減小了輸出慣量 ；兩軸驅動組件布置緊湊且無軸間支架，從而提高了整體剛度和驅動機構的動態特性 ；兩電機同軸安裝，且與固定端均無相對運動，方便布線。此外，驅動機構採用模塊化產品和通用接口設計，可作為航天器機構通用的兩自由度驅動裝置，如定向天線雙軸驅動機構、小型空間機械臂兩自由度關節、雲台、相機指向機構、矢量推進器驅動機構等。