基于象鼻卷起及伸展两种姿态,设计了一种多模块组成的螺旋形空间折展机构。分析模块间的几何关系,通过D-H法算得模块端点位置;探讨了螺旋形受模块夹角、长度、数量及缩放系数的影响;通过尺度优化,从整体上设计螺旋形状,以太阳翼的设计为算例,将最大展开长度作为目标函数,以螺旋形范围、间距和杆件尺寸为约束条件,计算得出尺度参数;给出了太阳翼、抓手等应用的三维模型,并针对每个应用简要说明了合适的驱动方式。该机构具有广泛的应用前景,可为螺旋形机构的设计提供些许参考与借鉴。

网箱养殖是海洋设施养殖的重要战略方向,针对现有深海网箱难以自适应调整养殖区域以优化生态环境、体积庞大难以运输等问题,提出了新型嵌套折展子母网箱机构,以空间折展机构为网箱支撑母框架,嵌套安装于母框架的平面柔性折展机构为子网箱框架,以闭环钢丝绳驱动网箱折展。研究构成网箱框架机构的三重对称Bricard机构折展关键状态尺度约束类型的演变,揭示机构折展过程中对称面相交共线的几何不变特性,构造以对称面交线为折展轴线的网箱折展驱动机构;进一步建立网箱框架机构运动学方程,通过对称面几何投影解析求解驱动杆转角与网箱折展状态的对应关系。所提出的具有大折展比的嵌套折展网箱机构为深海网箱的研制提供了新思路。