沈阳自动化所在空间大折展比盘压杆研究方面取得进展
盘压杆双稳态特性精确调控方法及构型设计流程图
空间可展开结构是支撑航天器在轨工作的重要部件。盘压杆（coilable mast）因其大折展比和展开稳定的优势，常作为空间环境探测器、太阳能电池阵以及重力梯度杆等的展开支撑机构。
然而，盘压杆在展开过程中常因“压缩-扭转耦合变形”导致运动失稳，由耦合变形引起的复杂折展运动行为，会导致整体折叠过程的精准控制和优化设计难以实现，制约了其在高精度任务中的应用。目前，科研人员主要依赖经验公式对盘压杆这类伸展臂进行结构设计与参数选择，缺乏明确的参数选择规则与系统性的设计理论指导。
针对上述问题，中国科学院沈阳自动化研究所空间自动化技术研究室科研团队将Kresling折纸结构的几何与力学特性引入盘压杆的建模中，清晰展现了盘压杆在完整折叠过程中的能量演化路径与双稳态特性，描述了盘压杆运动过程中的复杂变形行为，进而实现了对盘压杆结构行为的预设控制。通过灵活调整初始高度、材料属性及构件数量等参数，实现双稳态特性的精确调控，使得盘压杆可以适配不同任务的稳定性和折展比需求。该研究还形成了一套系统化的构型设计流程，显著提升了设计效率与可靠性。
科研团队开展了双稳态实验和完整折叠过程实验，结果展示了盘压杆的实际双稳态行为及变形模式，理论预测、数值模拟与真实物理现象高度吻合，进一步证明了所提出的研究理论的准确性与有效性。
该研究成果提升了盘压杆设计的可靠性与可控性，可为未来太空任务中可编程、双稳态的空间盘绕式伸展结构的开发，提供了理论基础与系统化的设计框架。
该研究成果以Bistable property and energy programming of lanyard coilable masts inspired by Kresling origami为题发表于International Journal of Mechanical Sciences。沈阳自动化所博士研究生唐莹莹为第一作者，刘金国研究员为通讯作者。该研究工作得到了国家重点研发计划等相关项目的支持。（空间自动化技术研究室）
DOI：10.1016/j.ijmecsci.2025.110542
论文地址：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0020740325006253
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