[发明专利]一种可用于飞行器飞行的仿鸟扑翼机构

说明书

技术领域

本发明专利涉及的是一种可用于飞行器飞行的仿鸟扑翼机构，属于微型仿生飞行器领域。

背景技术

仿鸟扑翼飞行器是根据鸟类飞行的动作而进行模仿从而产生升力和推力维持飞行的一种飞行器。经过最近几年的发展，仿鸟扑翼飞行器越来越成为一种热门课题，要成功模仿鸟类飞行动作，设计一种优异的扑翼机构成为关键。

由于鸟类翅膀的扑动是复杂运动，不是纯粹的上下扑动，而现在大部分的扑翼飞行器只能实现上下扑动的居多，如单曲柄双摇杆机构的扑翼机构，因此实现的扑翼动作与实际鸟类飞行动作有很大差异，难以实现好的飞行性能。现已有研究表明，飞行器在运动过程中，翅翼在上下扑动的同时再辅以扭转运动，其效率比单纯的上下扑动要大很多，因此设计一种能实现多自由度扑动的扑翼机构至关重要。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种更接近于大多数鸟类扑翼运动的能实现扑动扭转飞行轨迹的扑翼机构，以实现更良好的飞行性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可用于飞行器飞行的仿鸟扑翼机构包括：机架体、翅翼、驱动机构和扑动扭转机构，且驱动机构和扑动扭转机构安装在机架体上，翅翼安装在扑动扭转机构的端部，驱动机构包括电机、齿轮一、齿轮二、齿轮三和齿轮四，齿轮一、齿轮二和齿轮三的齿轮直径和齿数都相等，且齿轮一与齿轮三啮合，齿轮三与齿轮二啮合。扑动扭转机构是由右侧运动结构和左侧运动结构组成的，且两侧结构相同，其中右侧运动结构是：中心轴三一端与齿轮三中心固接；齿轮五中心与中心轴三的另一端固接；驱动杆固接在齿轮五上，且与齿轮五中心处有一定的偏心距；轭的长孔套在驱动杆上，轭的长孔宽度与驱动杆直径相等；轭的两端同时与摇臂一和摇臂二铰接；摇臂一中心处与限位杆一铰接；摇臂二中心处与限位杆二铰接；限位杆一的一端与限位块一铰接；限位杆二的一端与限位块二铰接；齿轮一中心处与中心轴一固接；中心轴一一端固接摇杆一；摇杆一的端部铰接连接杆一一端；连接杆一另一端铰接限位杆一下端连接处；齿轮二中心处与中心轴二固接；中心轴二一端固接摇杆二；摇杆二的端部铰接连接杆二一端；连接杆二另一端铰接限位杆二下端连接处。

本发明专利与现有技术相比，其显著优点在于：1）本发明专利的扑翼机构能实现翅翼做上下拍打运动和扭转运动的复合运动；2）结构紧凑，易于实现小型化；3）左右扑翼运动方式完全对称；4）传动机构简单、可靠性高，制造成本低。

附图说明

图1为本发明专利的整体装配图；

图2为本发明专利的驱动机构和扑动扭转机构侧视图；

图3为本发明专利的驱动机构和扑动扭转机构主视图。

具体实施方案

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明专利进一步说明。

图1至图3中的附图标号为：机架体1、翅翼2、电机3、齿轮四4、摇杆一5、齿轮一6、中心轴一7、限位杆一8、限位块一9、摇臂一10、齿轮三11、轭12、齿轮五13、驱动杆14、限位块二15、限位杆二16、摇臂二17、连接杆二18、摇杆二19、中心轴二20、齿轮二21、连接杆一22、中心轴三23。

图1至图3所示：驱动机构包括电机3、齿轮一6、齿轮二21、齿轮三11和齿轮四4，电机3上的齿轮四4与齿轮一6啮合，齿轮一6与齿轮三11啮合，齿轮三11与齿轮二21啮合，齿轮一6、齿轮二21和齿轮三11的齿轮直径和齿数都相等。

在扑动扭转机构中，扑动扭转机构是由右侧运动结构和左侧运动结构组成的，且两侧结构相同。中心轴三23一端与齿轮三11中心固接；齿轮五13中心与中心轴三的另一端固接；驱动杆14固接在齿轮五13上，且与齿轮五13中心处有一定的偏心距；轭12的长孔套在驱动杆14上，且轭12的长孔宽度与驱动杆14直径相等；轭12的两端同时与摇臂一10和摇臂二17铰接；摇臂一中心处与限位杆一8铰接；摇臂二中心处与限位杆二16铰接；限位杆一8的一端与限位块一9铰接；限位杆二16的一端与限位块二15铰接；齿轮一6中心处与中心轴一7固接；中心轴一7一端固接摇杆一5；摇杆一5的端部铰接连接杆一22一端；连接杆一22另一端铰接限位杆一8下端连接处；齿轮二21中心处与中心轴二20固接；中心轴二20一端固接摇杆二19；摇杆二19的端部铰接连接杆二18一端；连接杆二18另一端铰接限位杆二16下端连接处。

具体工作原理：

电机3带动齿轮四4转动，从而驱动齿轮一6、齿轮三11、齿轮二21以相同的转速旋转，齿轮三11的旋转带动齿轮五13上的驱动杆14围绕齿轮五13中心旋转，同时驱动杆14在轭12的长孔内滑动，从而带动轭12实现上下运动，因此实现摇臂一10、摇臂二17各自围绕摇臂一10与限位杆一8铰接处、摇臂二17与限位杆二16铰接处上下摆动。齿轮一6的旋转经过中心轴一7、摇杆一5、连接杆一22的作用，使限位杆一8围绕机架体1上对应的圆弧形孔进行运动，同样的齿轮二21的旋转经过中心轴二20、摇杆二19、连接杆二18的作用，使限位杆二16围绕机架体1上对应的圆弧形孔进行运动，特别指出的是：限位杆一8、限位杆二16的运动方向是相反的，因此驱动摇臂一10、轭12、摇臂二17围绕齿轮五13的中心扭转，因此摇臂一10、摇臂二17的扭转扑动运动驱动翅翼2能够实现上下扑动加扭转运动。