[发明专利]一种仿昆虫翅拍动的位置控制机构

权利要求书

1.一种仿昆虫翅拍动的位置控制机构，其特征在于，包括机架，拍动驱动机构，两套对称的拍动翼机构和两套对称的拍动控制机构；

其中，机架位于整个仿昆虫翅拍动的位置控制机构的中心，机架上设定三个较大的柱型空腔，分别位于倒立三角形的三个顶点位置；中间柱型空腔配合安装拍动驱动机构中的电机，两端的柱型空腔对称设置，用来安装拍动控制机构的舵机；中间位置的柱型空腔正上方中央有一沟槽，用来约束拍动驱动机构中的连杆传动机构运动；

拍动驱动机构包括电机，齿轮减速机构和连杆传动机构；

齿轮减速机构包括三个能自由转动的齿轮，齿轮a、齿轮b和齿轮c；齿轮c固定在电机的转轴上，齿轮a和齿轮b垂直固定在机架上；齿轮c啮合齿轮b，齿轮b啮合齿轮a；

连杆传动机构包括五个连杆，两个对称的连杆a、两个对称的连杆b和一个连杆c；

齿轮a铆钉铰接连杆c的一端，连杆c的另一端与机架的沟槽连通；连杆b铰接固定在机架上，同时在连杆b上设有条形沟槽；两个对称的条形沟槽重叠在一起，与连杆c另一端中间贯通一铆钉固定在机架上的沟槽上；每个连杆b同时与一个连杆a相连，每个连杆a均与拍动翼机构铰接；

齿轮a转动，带动连杆c在沟槽内上下运动，同时带动连杆b的条形沟槽端上下运动，连杆b的另一端绕固定在机架上的位置转动，从而带动连杆a运动，进一步带动拍动翼机构拍动；

两套拍动翼机构分别对称安装在机架两侧，每套拍动翼机构均包括摇臂与拍动翼；摇臂一端留有柱型空腔，与拍动翼的主梁固定连接；中间与连杆a铰接，另一端是转动中心端与拍动控制机构的曲柄铰接；

两套拍动控制机构分别安装于机架两侧，每套均包括舵机，基座和曲柄；舵机输出轴固接曲柄一端，曲柄另一端与摇臂转动中心端铰接；两个舵机分别通过曲柄独立控制摇臂转动中心的位置，改变拍动翼的拍动平均位置，进而产生足够的控制力和力矩。

2.如权利要求1所述的一种仿昆虫翅拍动的位置控制机构，其特征在于，所述的机架采用树脂材料或者聚乳酸，通过3D打印整体成型，左右对称；机架上同时设有较小的柱型空腔，铰接其余零件。

3.如权利要求1所述的一种仿昆虫翅拍动的位置控制机构，其特征在于，所述的齿轮a和齿轮b通过铆钉垂直固定在机架上较小的柱型空腔上，能自由转动。

4.如权利要求1所述的一种仿昆虫翅拍动的位置控制机构，其特征在于，所述的连杆a为近似圆弧型结构；连杆b上预留有两个安装孔和一个条形沟槽；除去连杆b一端通过安装孔与连杆a相连外，连杆b通过中间的另一个安装孔铰接固定在机架上；条形沟槽两端为半圆形，圆的半径与铆钉直径一致。

5.如权利要求1所述的一种仿昆虫翅拍动的位置控制机构，其特征在于，所述的拍动翼由主梁，辅梁和膜翼组成；翼梁材料为碳杆，翼膜材料选用厚度为0.04mm的双向拉伸聚丙烯薄膜或聚酯薄膜。

6.如权利要求1所述的一种仿昆虫翅拍动的位置控制机构，其特征在于，所述的舵机固定在机架一侧的柱型空腔内的圆环形基座上；基座与机架固定在一起；当曲柄固定不动时，摇臂带动拍动翼拍动产生机构需要的升力和控制力矩。

7.如权利要求1所述的一种仿昆虫翅拍动的位置控制机构，其特征在于，对所述的拍动翼改变拍动的平均位置过程如下：

操纵者发出无线电控制信号，给予舵机偏转指令，舵机根据偏转指令输出特定的角位移，带动舵机输出轴的曲柄转动特定的角度；由于曲柄的末端与摇臂转动中心端铰接，因此摇臂的转动中心端改变，带动拍动翼进行转动，也就是拍动翼上下拍动过程中同时绕摇臂转动中心端摆动，使得拍动翼往复拍动的平均位置发生改变；拍动翼机构的气动力和气动力矩均发生改变，实现拍动翼机构的位置控制。

8.如权利要求1所述的一种仿昆虫翅拍动的位置控制机构，其特征在于，操纵左右两个不同的舵机，让左右两个拍动翼以不同的拍动平均位置拍动时，左右两个拍动翼产生竖直方向内的不同气动力矩，驱动飞行器实现不同的偏航姿态控制。