[发明专利]一种微型仿昆虫双扑翼飞行器

说明书

技术领域

本发明涉及仿生领域，尤其是涉及一种微型仿昆虫双扑翼飞行器。

背景技术

扑翼的飞行方式广泛存在于自然界飞行生物的飞行之中，扑翼飞行囊括了固定翼飞行和旋翼飞行的优点，可以快速的起飞、加速和悬停，具有高度机动性和灵活性。飞行生物的飞行方式大致可以分为三类：低频率的扑动飞行，如许多大型鸟类(鹰、鹫、大雁、海鸥、天鹅等)，翼展较长较大，扑动频率较低，从零到数十赫兹不等，采用低频率的扑动和滑翔相结合的扑动形式；中频的扑动飞行，主要为体形中等的鸟类(如燕子、麻雀、鸽子等)，翅膀不太大，扑动频率相对较高，极少采用滑翔方式；高频的扑动飞行，这种飞行方式是采用频率极高、翅膀的运动规律复杂的扑翼形式，如蜂鸟及体形更小的鸟类和大多数昆虫，扑动频率约为60～80赫兹，能够在空中实现前进、后退、悬停和其它一些高难度的机动飞行。

微型仿生扑翼飞行器(一般10cm以内)，在应用技术上它超出了传统的飞行器设计和空气动力学的研究范畴，同时开创了微机电系统技术(MEMS)在航空领域的应用。设计和制造具有良好动力学特性的高效微型仿生扑翼飞行器是目前非常富有挑战性的研究难题。

为了使微型扑翼飞行器体积尽可能小，采用仿昆虫高频扑动飞行的设计方案是比较合理的。目前，一般微型仿生扑翼飞行器大部分仅仅依靠一对扑翼产生升力和推力，效率较低、飞行不够灵活，而双扑翼飞行器由于具有两队扑翼，效率较高、可控性强、飞行更为灵活。专利CN100430297C中提出了一种微型单扑翼飞行器，该飞行器的主要特点是采用涡轮蜗杆传动机构，特点是具有自锁性、传动比高、左右扑翼对称性好。专利CN200942872Y提供了一种仿蜻蜒双扑翼飞行器，但上述专利所提供的仿蜻蜒双扑翼飞行器具有明显的缺点，其前后扑翼系统的左右扑翼扑动完全不对称，左(右)扑翼向上扑动的同时右(左)扑翼却向下扑动，且其前后扑翼系统是完全反向扑动，造成飞行器飞行稳定性较差，甚至不能有效飞行。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构紧凑、体积小，左右扑动严格对称，由电机驱动的微型仿昆虫双扑翼飞行器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种微型仿昆虫双扑翼飞行器，由机架、涡轮蜗杆传动系统、扑动系统及尾翼系统组成，

所述的机架包括主梁，连接在主梁上的数个摇杆支座，

所述的涡轮蜗杆传动系统包括连接在主梁上的齿轮箱、电机，设置在齿轮箱内的前涡轮、后涡轮，分别对称连接在前涡轮、后涡轮圆心的前两头拐角轴、后两头拐角轴，所述的前涡轮、后涡轮均与蜗杆啮合，所述的电机通过电机轴与齿轮箱内的齿轮连接，并通过与齿轮啮合传动的蜗杆对前涡轮、后涡轮进行控制，

所述的传动系统包括以主梁为对称轴的左侧前扑动系统、左侧后扑动系统、右侧前扑动系统、右侧后扑动系统，上述扑动系统均由经销轴与对应摇杆支座活动连接的摇杆以及与摇杆连接的扑翼组成，摇杆设有两个呈平行设置，摇杆通过销轴与摇杆支座以转动副连接，两个摇杆之间经两根平行设置的圆柱支杆连接，所述的前两头拐角轴及后两头拐角轴的端部插设在上述圆柱支杆之间的空隙间，与圆柱支杆构成扑动机构；

所述的尾翼系统包括设置在主梁尾端的垂直安定面、方向舵、水平安定面及升降舵，所述的方向舵及升降舵分别经连接在主梁中部的方向舵机及升降舵机控制。

所述的摇杆支座设有8个，分别是摇杆支座a、摇杆支座b、摇杆支座c、摇杆支座d、摇杆支座e、摇杆支座f、摇杆支座g、摇杆支座h，均布在主梁的两侧，每两个摇杆支座为一组，分别与左侧前扑动系统、左侧后扑动系统、右侧前扑动系统、右侧后扑动系统活动连接。与之相对应有8个摇杆，分别是摇杆a、摇杆b、摇杆c、摇杆d、摇杆e、摇杆f、摇杆g、摇杆h。

摇杆c通过销轴c与摇杆支座c以转动副连接，摇杆d通过销轴d与摇杆支座d以转动副连接，左侧前扑翼6分别与摇杆c和摇杆d固定连接，摇杆c分别与圆柱支杆c和圆柱支杆d固定连接，摇杆d分别与圆柱支杆c和圆柱支杆d固定连接，前两头拐角轴的左端拐角轴与圆柱支杆c和圆柱支杆d构成扑动机构。

摇杆a通过销轴a与摇杆支座a以转动副连接，摇杆b通过销轴b与摇杆支座b以转动副连接，左侧后扑翼分别与摇杆a和摇杆b固定连接，摇杆a分别与圆柱支杆a和圆柱支杆b固定连接，摇杆b分别与圆柱支杆a和圆柱支杆b固定连接，后两头拐角轴的左端拐角轴与圆柱支杆a和圆柱支杆b构成扑动机构。