一种可变刚度柔顺驱动器

摘要

本发明提供一种可变刚度柔顺器，包括机架，以及设置在所述机架上的驱动机构、直线执行机构和柔顺机构；其中，所述机架包括支撑座，所述支撑座包括一套筒和设置在套筒一端的第一挡板，以及套在套筒另一端的第二挡板，第二挡板相对于第一挡板的距离可调；所述直线执行机构包括滚珠丝杠和螺母，用于将所述驱动机构的旋转运动转化为直线运动并连接外部负载,所述螺母固设在所述机架上，所述滚珠丝杠的部分安装在所述套筒内部；所述柔顺机构包括套设在所述套筒外侧的接口板，以及套在套筒外侧且分设在接口板两侧的两端自由的第一弹簧组和两端自由的第二弹簧组。本申请方案通过改变弹簧预紧力和弹簧间隙的关系实现多种可变刚度，操作简单，易于实现。

权利要求

1.一种可变刚度柔顺驱动器，其特征在于：包括机架，以及设置在所述机架上的驱动机构、直线执行机构和柔顺机构；

其中，所述机架包括支撑座，所述支撑座包括一套筒和设置在套筒一端的第一挡板，以及套在套筒另一端的第二挡板，第二挡板相对于第一挡板的距离可调；

所述直线执行机构包括滚珠丝杠和螺母，用于将所述驱动机构的旋转运动转化为直线运动并连接外部负载,所述螺母固设在所述机架上，所述滚珠丝杠的部分安装在所述套筒内部；

所述柔顺机构包括套设在所述套筒外侧的接口板，以及套在套筒外侧且分设在接口板两侧的两端自由的第一弹簧组和两端自由的第二弹簧组，其中所述第一弹簧组包括套在一起的第一内弹簧和第一外弹簧，第二弹簧组包括套在一起的第二内弹簧和第二外弹簧，第一内弹簧和第一外弹簧的自由长度不同；第二内弹簧和第二外弹簧的自由长度不同；

其中，所述第一外弹簧的自由长度大于第一内弹簧的自由长度，第二外弹簧的自由长度大于第二内弹簧的自由长度,第一外弹簧的刚度与第二外弹簧的刚度相同，均为k1，第一内弹簧的刚度与第二内弹簧的刚度相同，均为k2；

在工作中柔顺器承受的压力大于拉力时，第二外弹簧的刚度要大于第一外弹簧的刚度，以及第二内弹簧的刚度大于第一内弹簧的刚度，且，第一弹簧组的第一内弹簧和第一外弹簧的自由长度差与第二弹簧组的第二内弹簧和第二外弹簧的自由长度差不同。

2.根据权利要求1所述的可变刚度柔顺驱动器，其特征在于：所述第一内弹簧和第一外弹簧同心设置，所述第二内弹簧和第二外弹簧同心设置。

3.根据权利要求2所述的可变刚度柔顺驱动器，其特征在于：同心设置的两个弹簧的旋向为相反旋向。

4.根据权利要求1所述的可变刚度柔顺驱动器，其特征在于：所述可变刚度柔顺驱动器还包括阻尼单元，所述阻尼单元设置在所述套筒内部，所述滚珠丝杠远离负载的一端与所述阻尼单元连接。

5.根据权利要求1‑4任一项所述的可变刚度柔顺驱动器，其特征在于：所述柔顺机构还包括导向装置和预紧装置，所述导向装置包括导向杆，所述导向杆穿过所述接口板和第二挡板，其一端与所述第一挡板连接，所述预紧装置用于将所述第二挡板固定在预定位置，实现对于弹簧的预紧。

6.根据权利要求5所述的可变刚度柔顺驱动器，其特征在于：所述导向装置还包括轴承座，所述轴承座设置在接口板上，所述导向杆穿过所述轴承座设置。

7.根据权利要求1‑4任一项所述的可变刚度柔顺驱动器，其特征在于：所述接口板包括设置在两面环状凸出结构，所述凸出结构的外径与所述外弹簧相适应。

8.根据权利要求1‑4任一项所述的可变刚度柔顺驱动器，其特征在于：所述接口板还包括设置外周面的连接件，用于与外部装置连接。

9.根据权利要求1‑4任一项所述的可变刚度柔顺驱动器，其特征在于：所述机架还包括基座，所述基座与所述支撑座固定连接或者为一体结构。

说明书

一种可变刚度柔顺驱动器

技术领域

[0001] 本发明属于机械传动装置领域，具体涉及一种可变刚度的柔顺驱动器。

背景技术

[0002] 传统的驱动装置通过刚性设计实现对象的驱动，即通过“电机401+减速器+负载”的方式进行运动和力的传递，这种方式响应快、操作简单易于实现，在一般的工程实践中得
到广泛的应用。但是在面对未知环境中，外界载荷的形式与大小无法确定的情况下，这种依
托控制实现保护的刚性设计方式存在很大的局限性，不能满足工况需求。

[0003] 在此基础上，国外学者根据仿生学机理，借鉴生物肌肉模型，提出了串联弹性驱动器的设计理念，即采用“电机401+减速器+弹簧+负载”的连接方式实现柔顺驱动，能够具有
较好的环境适应性。在与环境发生碰撞时通过弹簧缓冲的作用能够有效增强驱动装置的安
全性能，能量缓冲也得到存储，同时由于采用线性弹簧，可将弹簧力直接转化为弹簧的形变
进行计算，便于实现精确的力控制。柔顺驱动的这些优势，使得后续研究者对此开展了很多
这方面的研究工作，取得了很大的进展，但也存在一些局限：

[0004] (1)现有的柔顺驱动器很多采用纯弹簧或者纯阻尼的形式进行设计，仅有的一些将弹簧和阻尼结合起来的柔顺驱动器也因体积臃肿，在实际工程中空间位置难以布置而无
法得到有效推广；

[0005] (2)现有的柔顺驱动器大多是设计成定刚度的形式，部分的可变刚度形式因弹性元件结构复杂，对设计和制造提出了极高的要求，往往加工出来的产品不能满足需求；

[0006] (3)现有的柔顺驱动器采用一体化设计结构，将柔顺元件嵌入驱动器整体之中，不能实现模块化设计，无法满足后期的互换性要求。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于解决上述现有技术的任一不足，而设计一种结构紧凑的双向可变刚度柔顺驱动器，既能够实现传统刚性驱动载荷的功能，同时变刚度特性保证了很好的
柔顺适应性，模块化设计能够满足互换性要求。

[0008] 具体而言，本发明提供一种可变刚度柔顺器，包括机架，以及设置在所述机架上的驱动机构、直线执行机构和柔顺机构；

[0009] 其中，所述机架包括支撑座，所述支撑座包括一套筒和设置在套筒一端的第一挡板，以及套在套筒另一端的第二挡板，第二挡板相对于第一挡板的距离可调；

[0010] 所述直线执行机构包括滚珠丝杠和螺母，用于将所述驱动机构的旋转运动转化为直线运动并连接外部负载,所述螺母固设在所述机架上，所述滚珠丝杠的部分安装在所述
套筒内部；

[0011] 所述柔顺机构包括套设在所述套筒外侧的接口板，以及套在套筒外侧且分设在接口板两侧的两端自由的第一弹簧组和两端自由的第二弹簧组，其中所述第一弹簧组包括套
在一起的第一内弹簧和第一外弹簧，第二弹簧组包括套在一起的第二内弹簧和第二外弹
簧，第一内弹簧和第一外弹簧的自由长度不同；第二内弹簧和第二外弹簧的自由长度不同。

[0012] 在一个实施方案中，所述第一内弹簧和第一外弹簧同心设置，所述第二内弹簧和第二外弹簧同心设置。

[0013] 在一个实施方案中，同心设置的两个弹簧的旋向为相反旋向。

[0014] 在一个实施方案中，在工作中柔顺器承受的压力大于拉力时，第二外弹簧的刚度要大于第一外弹簧的刚度和/或第二内弹簧的刚度大于第一内弹簧的刚度。

[0015] 在一个实施方案中，所述驱动器还包括阻尼单元，所述阻尼单元设置在所述套筒内部，所述滚珠丝杠远离负载的一端与所述阻尼单元连接。

[0016] 在一个实施方案中，所述柔顺机构还包括导向装置和预紧装置，所述导向装置包括导向杆，所述导向杆穿过所述接口板和第二挡板，其一端与所述第一挡板连接，所述预紧
装置用于将所述第二挡板固定在预定位置，实现对于弹簧的预紧。

[0017] 在一个实施方案中，所述导向装置还包括轴承座，所述轴承座设置在接口板上，所述导向杆穿过所述轴承座设置。

[0018] 在一个实施方案中，所述接口板包括设置在两面环状凸出结构，所述凸出结构的外径与所述外弹簧相适应。

[0019] 在一个实施方案中，所述接口板还包括设置外周面的连接件，用于与外部装置连接。

[0020] 在一个实施方案中，所述机架还包括基座，所述基座与所述支撑座固定连接或者为一体结构。

[0021] 采用本申请的方案，通过设置第一内弹簧和第一外弹簧的自由长度以及第二内弹簧和第二外弹簧的自由长度，并调整第二挡板相对于第一挡板的距离，改变弹簧预紧力和
弹簧间隙的关系实现多种可变刚度，操作简单，易于实现。根据外部载荷特性，实现受拉、受
压两种工况下的刚度调整。

附图说明

[0022] 图1是本发明柔顺器的总体结构图。

[0023] 图2是本发明柔顺器的剖视图。

[0024] 图3是本发明柔顺器的接口板结构图。

[0025] 图4是本发明柔顺器不同工况示意图。

[0026] 图5是本发明柔顺器变刚度原理图。

[0027] 图6是本发明柔顺器刚度特性曲线。

具体实施方式

[0028] 为了使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

[0029] 如图1‑3所示，本发明的可变刚度柔顺器，包括机架100、和设置在所述机架100上的驱动机构200、直线执行机构300和柔顺机构400。

[0030] 其中，所述机架100包括支撑座，所述支撑座包括一套筒111和设置在套筒111一端的第一挡板112，以及套在套筒111另一端的第二挡板113，第二挡板113相对于第一挡板112
的距离可调。

[0031] 其中，所述驱动机构200用于输出驱动力。

[0032] 所述直线执行机构300用于将所述驱动机构200的旋转运动转化为直线运动并连接外部负载，用于给负载提供运动和支撑。所述直线执行机构300包括滚珠丝杠301和螺母
302，所述螺母302固设在所述机架100上，所述滚珠丝杠301安装在所述套筒111内部。在一
个方案中，所述滚珠丝杠301的一端设置有接头303，用于与外部负载连接，所述接头303例
如通过螺纹与滚珠丝杠301连接。

[0033] 所述柔顺机构400包括套设在所述套筒111外侧的接口板401，以及套在套筒111外侧且分设在接口板401两侧的两端自由的第一弹簧组和两端自由的第二弹簧组，其中所述
第一弹簧组包括套在一起的第一内弹簧412和第一外弹簧411，第二弹簧组包括套在一起的
第二内弹簧422和第二外弹簧421，第一内弹簧412和第一外弹簧411的自由长度不同；第二
内弹簧422和第二外弹簧421的自由长度不同。

[0034] 采用这样的方案，通过设置第一内弹簧412和第一外弹簧411的自由长度以及第二内弹簧422和第二外弹簧421的自由长度，并调整第二挡板113相对于第一挡板112的距离，
改变弹簧预紧力和弹簧间隙的关系实现多种可变刚度，操作简单，易于实现。根据外部载荷
特性，实现受拉、受压两种工况下的刚度调整。

[0035] 在一个实施方案中，所述第一内弹簧412和第一外弹簧411同心设置，所述第二内弹簧422和第二外弹簧421同心设置。

[0036] 在一个实施方案中，同心设置的两个弹簧的旋向为相反旋向。例如，第一内弹簧412为左旋弹簧，第一外弹簧411为右旋弹簧，反之亦然。第二弹簧组可以与第一弹簧组相同
或相反设置。这种反向设置可以确保内外弹簧在同心的同时，不会产生歪斜。

[0037] 在一个实施方案中，所述外弹簧411/421的自由长度大于内弹簧412/422的自由长度。

[0038] 在一个实施方案中，所述弹簧自由长度值、刚度根据驱动器在工作过程中的刚度变化需要设置，例如，在工作中柔顺器承受的压力要大于拉力时，接口板401右侧弹簧的刚
度要大于左侧弹簧的刚度(第二外弹簧421的刚度要大于第一外弹簧411的刚度和/或第二
内弹簧422的刚度大于第一内弹簧412的刚度)。还比如，在柔顺器工作环境承受的拉力和压
力在某一区间段刚度非对称时，第一弹簧组的自由长度差与第二弹簧组的自由长度差不
同。

[0039] 在一个实施方案中，所述第一内弹簧412和第二内弹簧422自由长度相同，所述第一外弹簧411和第二外弹簧421自由长度相同，且所述第一外弹簧411和第二外弹簧421刚度
相同，述第一内弹簧412和第二内弹簧422刚度相同。采用这样对称设置的方案，在承受拉力
和压力时的刚度特征曲线相同，适应于在驱动器承受拉力和压力相同的场合，并且可以实
现精确控制。

[0040] 在一个实施方案中，所述柔顺机构400还包括导向装置和预紧装置，所述导向装置包括导向杆431，所述导向杆431穿过所述接口板401和第二挡板113，其一端与所述第一挡
板112连接，所述预紧装置用于将所述第二挡板113固定在预定位置，实现对于弹簧的预紧。
所述预紧装置，例如是预紧螺母432，所述滚珠丝杠301的上设置有螺纹，通过调整预紧螺母
432在所述螺纹上的位置，所述预紧螺母432推动所述第二挡板113沿着所述套筒111移动，
进而控制所述第一外弹簧411和第二外弹簧421的预紧。所述预紧力的大小可直接根据预紧
螺母432的螺距和拧紧圈数计算确定。

[0041] 在一个实施方案中，所述导向装置还包括轴承座402，所述轴承座402设置在接口板401上，所述导向杆431穿过所述轴承座402设置。所述轴承座402优选为过盈配合设置在
所述接口板401上。

[0042] 在一个实施方案中，所述导向装置还包括固定装置433，例如是固定螺母，用于防止所述导向杆431与所述第二挡板113脱落。具体地，所述固定装置433套在所述导向杆431
上，且安装在所述第二挡板113的远离预紧螺母432的一侧。所述第一挡板112实现了对导向
杆431向图中左侧移动的限位，所述固定装置433实现了对导向杆431向图中右侧移动的限
位。装配时，先将第一挡板112、第一弹簧组、接口板401、第二弹簧组、导向杆431、固定螺母
433安装好(螺母预先向左拧松)，然后安装第二挡板113，再通过预紧螺母432预紧。待预紧
完成后，向右端拧紧固定螺母433，则导向杆被螺母和第二挡板113挡住，实现导向杆的固
定。采用这样的方案，导向杆在能够固定的同时，安装拆卸更加方便，且无需将导向杆与挡
板一体设置，减少了加工成本。

[0043] 在一个实施方案中，所述导向杆431为多根，优选呈正多边形分布，例如为四根导向杆431，呈正方形分布在凸出结构403的外周。

[0044] 采用这样的方案，可以方便实现对于弹簧的预紧，并且能够为接口板401的移动提供精确的导向作用。

[0045] 在一个实施方案中，所述驱动器还包括阻尼单元500，所述阻尼单元500设置在所述套筒111内部，所述滚珠丝杠301远离负载的一端与所述阻尼单元500连接。在一个实施方
案中，所述滚珠丝杠301通过螺纹与所述阻尼单元500连接。优选地，所述阻尼单元500远离
滚珠丝杠301的一端伸出所述套筒111设置，其上设置有螺纹，用于与所述预紧螺母432配
合。

[0046] 采用这样的方案，驱动器既能提供弹性力也能提供阻尼力，本方案添加了阻尼单元500，有利于能量的转化，使得所设计的驱动装置能够获得更好的环境适应性；通过将阻
尼单元500添加至后支撑座的套筒111中，这样既能在不占用额外空间的情况下完成阻尼单
元500的布置，同时还能为滚珠丝杠301副提供一端的支承，大大降低了整体装置的体积，使
得结构紧凑，易于空间布置。

[0047] 在一个实施方案中，所述接口板401包括设置在两面环状凸出结构403，所述凸出结构403的外径与所述外弹簧411/421相适应。在一个实施方案中，所述凸出结构403的内侧
包括一凹槽，所述凹槽的侧面与所述内弹簧412/422的外径相适应。

[0048] 采用这样的方案，在弹簧受压时，所述环状凸出结构403可以对所述内弹簧412/422和外弹簧411/412进行定位，增加弹簧的稳定性。

[0049] 在一个实施方案中，所述接口板401还包括设置外周面的连接件404，用于与外部装置连接。在一个方案中，所述连接件404为短轴。

[0050] 在一个实施方案中，所述驱动装置包括电机401和减速机构402，所述减速机构402优选为齿轮组。

[0051] 在一个实施方案中，所述机架100还包括基座114，所述基座114与所述支撑座固定连接，或者为一体结构。具体地，所述基座114与所述第一挡板112固定连接或者为一体机
构。

[0052] 在一个实施方案中，所述驱动装置和所述与滚珠丝杠301配合的螺母302设置在所述基座114上。具体地，所述基座114为一两侧具有开口的箱体，所述电机401固定在所述箱
体上。所述螺母302的外周套设有第一轴套121，所诉第一轴套121通过轴承122固定于所述
基座114的内壁。所述减速机构402的齿轮轴与第二轴套123固定，所述第二轴套123通过螺
栓与所述螺母302及所述第一轴套122固定。所述第一挡板112封闭所述箱体的一个开口，所
述齿轮组遮挡所述箱体的另一个开口。

[0053] 下面结合附图4‑5，结合具体方案说明本申请柔顺驱动器的工作原理，两个自由长度不同的弹簧并联布置构成一弹簧组，通过两弹簧长度差值实现刚度的改变；设置两个弹
簧组，并联布置，实现压拉转换时的弹性驱动，组合弹簧可根据预紧压力和弹簧长度差值的
不同而设计成多种刚度组合。具体地，本方案中第一外弹簧411的自由长度大于第一内弹簧
412的自由长度，第二外弹簧421的自由长度大于第二内弹簧422的自由长度,第一外弹簧
411的刚度与第二外弹簧421的刚度相同，均为k1,第一内弹簧412的刚度与第二内弹簧422
的刚度相同，均为k2。说明如下

[0054] (1)在初始状态下，即未施加预紧载荷，各弹簧保持原长状态；

[0055] (2)在预紧状态下，对弹簧进行预紧加载。通过第二挡板113的移动，带动第二外弹簧421的移动，进而推动接口板401的移动，使得第一外弹簧411和第二外弹簧421达到预紧
状态，第一内弹簧412和第二内弹簧422仍然为自由状态，此时，第一外弹簧411和第一内弹
簧412的长度差为Ld，第二外弹簧421和第二内弹簧422的长度差也为Ld(以下称为间隙Ld)。
此时，内弹簧不起作用，组合弹簧的刚度为第一外弹簧411和第二外弹簧421的并联刚度，即
2k1；

[0056] (3)随着驱动器受力的增大，此时可分为3种情况讨论：

[0057] 第一种：当间隙Ld较小时，在外力作用下第一挡板112或第二挡板113朝向所述接口板401移动，但是第一外弹簧411和第二外弹簧421仍然均处于预紧状态中，此时，接口板
401接触上第一内弹簧412和第二内弹簧422其中之一并进行了压缩，此时组合弹簧整体刚
度为2k1+k2；

[0058] 第二种：当间隙Ld较大时，在外力作用下第一挡板112或第二挡板113朝向所述接口板401移动，使得第一外弹簧411和第二外弹簧421其中一个压缩，而另一个则脱离预紧状
态，而此时，接口板401未接触第一内弹簧412或第二内弹簧422，即两个内弹簧仍然不与接
口板401接触保持自由状态，而一个外弹簧也脱离了预紧状态，只有一个外弹簧受理，此时
组合弹簧整体刚度为k1；

[0059] 第三种：当间隙Ld适中时，在外力作用下第一挡板112或第二挡板113朝向所述接口板401移动，但是第一外弹簧411和第二外弹簧421仍然均处于预紧状态中当外力平衡预
紧力时，第一挡板112或第二挡板113相对于接口板401板刚好移动距离为间隙Ld，此时，内
弹簧虽然接触上接口板401，但是并未有力的作用，组合弹簧整体刚度为2k1；

[0060] (4)对驱动器继续施加外力，则在外力作用下第一挡板112或第二挡板113朝向所述接口板401移动，接口板401与第一内弹簧412或第二内弹簧422接触，并被压缩，此时，只
有第一外弹簧411和第一内弹簧412发挥作用，或者只有第二外弹簧421和第二内弹簧422发
挥作用，此时，在可承受范围内组合弹簧整体刚度为k1+k2；

[0061] 根据实际工程经验，在滚珠丝杠301副伸长时往往受到压力，收缩时往往受到拉力。当外部载荷为压力时，由于接口板401作为外部支承位置固定不变，则图中左侧组合弹
簧(第一弹簧组)受压，如图C所示；同理，当外部载荷为拉力时，接口板401位置固定不变，此
时右侧组合弹簧(第二弹簧组)受压，如图D所示。

[0062] 由于本实施方案中，第一弹簧组和第二弹簧组为对称状态，所以驱动器受拉工况与受压工况对称，可以得到双向可变刚度弹性驱动器的刚度特性曲线如图5所示。

[0063] 其中，Ld1表示上述三种情况的第一种，Ld2表示上述三种情况的第二种，Ld3表示上述三种情况的第三种。横轴x表示第一挡板112或第二挡板113相对于接口板401的移动距
离；F0为外力与预紧力的平衡点。

[0064] 实施例1：

[0065] 下面结合附图，说明本发明柔顺驱动器的一个具体应用方案，其应用到大型雷达天线中，大型雷达天线通常采用多级骨架联动展开，带动骨架之间的天线反射网同步运动，
实现天线阵面的折叠与收拢。由于骨架数量众多，在联动展开过程中极容易产生运动的不
同步问题，进而导致运动卡滞、应力激增、误差累积等异常，难以实现阵面的同步平稳架设。

[0066] 本发明将所设计的一种双向可变刚度的柔顺驱动器作为天线骨架联动展开的驱动元件，双向的可变刚度能够分别适用于天线展开与折叠两个不同工况。

[0067] 本发明的可变刚度柔顺器，包括机架100、和设置在所述机架100上的电机401和减速器、螺母丝杠机构300和柔顺机构400。其中，所述机架100包括支撑座，所述支撑座包括一
套筒111和设置在套筒111一端的第一挡板112，以及套在套筒111另一端的第二挡板113，第
二挡板113相对于第一挡板112的距离可调。所述螺母固设在所述机架100上，所述滚珠丝杠
301安装在所述套筒111内部。

[0068] 所述柔顺机构400包括套设在所述套筒111外侧的接口板401，以及套在套筒111外侧且分设在接口板401两侧的两端自由的第一弹簧组和两端自由的第二弹簧组，其中所述
第一弹簧组包括套在一起的第一内弹簧412和第一外弹簧411，第二弹簧组包括套在一起的
第二内弹簧422和第二外弹簧421。所述驱动器还包括阻尼单元500，所述阻尼单元500设置
在所述套筒111内部，所述滚珠丝杠301远离负载的一端通过螺纹结构与所述阻尼单元500
连接。所述阻尼单元500远离滚珠丝杠301的一端伸出所述套筒111设置，其上设置有螺纹，
用于与所述预紧螺母432配合。

[0069] 其中，第一内弹簧412和第二内弹簧422参数相同，簧丝直径8mm，自由高度180mm，中径58mm。第一外弹簧411和第二外弹簧421参数相同，簧丝直径8mm，自由高度200mm，中径
75mm。为避免内外组合弹簧歪斜产生的簧丝卡死，第一内弹簧412和第二内弹簧422设计为
左旋圆柱螺旋弹簧，第一外弹簧411和第二外弹簧421设计为右旋圆柱螺旋弹簧。由于天线
各骨架等距分布，且在联动展开过程中其他外部干扰作用影响较小，同时考虑级联骨架同
步误差间隙的范围和扩大效应，设计内外弹簧间隙Ld＝10mm。

[0070] 在工作过程中，首先通过拧紧双向可变刚度柔顺驱动器末端的预紧螺母432，实现柔顺驱动器的预紧。调节预紧距离为20mm，即预紧后的两个外弹簧长度均为190mm，并且此
时内外弹簧的间距等于所设计的弹簧间隙Ld。

[0071] 在天线骨架联动展开过程中，将所述柔顺驱动器的外部接头303铰接连接于天线第一根骨架，将接口板401的外周短轴铰接在天线第二根骨架上。

[0072] 启动电机401运转，带动减速器减速增力，实现滚珠丝杠301副的直线驱动，从而实现天线第一根骨架和第二根骨架的展开，通过天线自身的联动展开机构实现整体骨架及阵
面的展开架设。由于柔顺驱动器本身已处于预紧工作状态，因此在天线骨架展开过程中，外
部接头303处始终处于受压状态。如果由于各骨架不同步产生的驱动力增大，已预紧的第一
外弹簧411和第二外弹簧421(2k1)可以起到一定的释能缓冲作用；若骨架不同步影响较为
严重，单独的第一和第二外弹簧421无法克服大阻力，此时组合弹簧将发挥作用，由于间隙
Ld刚好等于预紧距离的一半，即此时单侧的外弹簧已经再继续压缩了10mm，另一侧的外弹
簧刚好预紧消失相当于失去作用了。此时单侧的外弹簧变为180mm，恰好和内弹簧能够并
联，则组合弹簧刚度为单个内、外弹簧刚度之和K1+K2，刚度相比预紧的外弹簧有所增大，因
此能提供更大的能量缓和运动不平稳造成的运动冲击，进而保证整体机构的平稳展开运
行。

[0073] 在天线骨架联动收拢过程中，其运动过程刚好与展开运动互为逆过程。驱动器的外部街头铰接连接于天线第一根骨架，将顺驱动器接口板401的两侧短轴铰接在天线第二
根骨架上。启动电机401反向运转，带动减速器减速增力，实现滚珠丝杠301副的直线驱动，
从而实现天线第一根骨架和第二根骨架的收拢，通过天线自身的联动展开机构实现整体骨
架及阵面的收拢运动。由于柔顺驱动器本身已处于预紧工作状态，因此在天线骨架收拢过
程中，外部接头303处始终处于受拉状态。如果由于各骨架不同步产生的驱动力增大，已预
紧的第一外弹簧411和第二外弹簧421(2k1)可以起到一定的释能缓冲作用；若骨架不同步
影响较为严重，单独的外弹簧无法克服大阻力，此时组合弹簧将发挥作用，由于间隙Ld刚好
等于预紧距离的一半，因此组合弹簧的刚度此时为k1+k2，刚度相比预紧的外弹簧有所增
大，因此能提供更大的能量缓和运动不平稳造成的运动冲击，进而保证整体机构的平稳收
拢动作。

[0074] 上面方案只是一种距离，当外部力变化较为复杂，不是单一的力来源时，也可以设计成为或者增加2k1+k2或k1的情况。其中，当外部力较大时，应当设计成2k1+k2的情况，以
通过较小位移实现较大的能量缓冲。当外部阻力相对较小时，可以设计成k1的形式，较小的
刚度也能满足能量缓冲的效果。

[0075] 上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式
或变更均应包含在本发明的保护范围之内。