[发明专利]一种耦合驱动仿生扑翼飞行器

说明书

本发明公开了一种耦合驱动仿生扑翼飞行器，包括机身支架、支撑盘、控制器、两个翅翼、以及曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构，支撑盘水平的固定在机身支架上，支撑盘中间设有竖直的滑槽和安装在滑槽内的水平轴，水平轴两端分别与两个翅翼的端部通过万向联轴器相连，两个翅翼还通过翅翼支撑架以转动副为铰接点安装在支撑盘边缘处；所述曲柄滑块机构通过电机驱动带动水平轴在滑槽内上下运动，所述曲柄摇杆机构带动水平轴来回转动，水平轴的上下运动和来回转动通过万向联轴器和翅翼支撑架耦合转换为翅翼的上下扑动和小幅度来回旋转，从而达到真正的仿鸟类翅膀飞行方式来带动飞行器起飞。本装置真实的模仿鸟类翅膀运动方式，能进行多飞行姿态调整。

技术领域

本发明涉及扑翼飞行器装置领域，尤其涉及一种仿生飞行器，具体涉及一种耦合驱动仿生扑翼飞行器。

背景技术

随着飞行器的发展，扑翼飞行方式的优越性越来越得到人们的重视，自然界飞行扑翼飞行生物翅翼运动方式的研究以及微机电系统设计的进展促使仿生扑翼飞行器得到快速发展，同时带来能够满足合理飞行方式的仿生扑翼飞行器机构设计的需求。

现有的扑翼飞行装置普遍存在如下缺点：1，驱动机构只能实现对称的上下扑动而不能实现上下扑动与扭转的非对称耦合运动，与实际自然界生物扑翼运动方式不符；2，控制机构灵敏度不够；3，缺乏合理的重心微调和合理的变形功能。

发明内容

为解决以上问题，本发明的目的是提供仿生扑翼飞行器驱动及控制机构(装置)，该仿生扑翼飞行器驱动及控制装置能够实现扑动及扭转运动的非对称耦合运动方式，电磁控制重心的方式使得方向控制灵敏度更佳，同时增加了机构初始状态的重心微调装置和翅翼收拢展开功能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种耦合驱动仿生扑翼飞行器，其特征在于：包括机身支架、支撑盘、控制器、两个翅翼、以及耦合机构，所述支撑盘固定在机身支架上，支撑盘中间设有竖直的滑槽，所述耦合机构包括水平轴、曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构，所述水平轴安装在支撑盘上的滑槽内，且水平轴可在滑槽自由的转动和上下运动，水平轴两端分别与两个翅翼的端部通过万向联轴器相连，两个翅翼还通过翅翼支撑架安装在支撑盘边缘处，所述翅翼支撑架包括横轴和支撑杆，所述横轴与支撑杆通过转动副相连，两个翅翼分别横穿相应的横轴，翅翼与横轴也通过转动副相连；所述曲柄滑块机构包括第一摇杆、第二摇杆和扑动电机，所述第一摇杆一端与扑动电机的转轴固定相连，另一端与第二摇杆的一端铰接，第二摇杆的另一端与水平轴铰接相连；所述曲柄摇杆机构包括第三摇杆、第四摇杆、第五摇杆和扭转电机，所述第三摇杆一端与扭转电机的转轴固定相连，另一端与第四摇杆一端铰接相连，第四摇杆的另一端与第五摇杆的一端铰接相连，第五摇杆的另一端与水平轴固定相连；所述控制器通过控制扑动电机和扭转电机的转速来控制飞行器的飞行。

作为改进，所述机身支架上还设有尾翼和调整方向的尾舵，所述尾舵前端部通过竖直方向的转动副安装在机身支架尾部，尾舵前端上设有一个铁磁体杆，尾舵两侧的机身支架上分别设有一个与铁磁体杆位置对应的第一电磁铁，所述第一电磁铁通过控制器控制，尾舵前端的铁磁体杆两侧分别设有一个机身支架相连的第一弹性体，所述第一弹性体保证尾舵处于与机身支架平行的初始位置。

作为改进，所述机身支架尾端上设有滑轨，滑轨内设有两个自由滑动的铁磁体配重，滑轨中间设有可分别与两个铁磁体配重相吸的第二电磁铁，两个铁磁体配重分别与滑轨两端通过第二弹性体相连，所述第二弹性体保证两个铁磁体配重分别处于滑轨两端的初始位置，所述第二电磁铁通过控制器控制。

作为改进，所述机身支架包括支撑环和底座，所述支撑环上设有一个环形滑槽，底座上设有一个放置支撑环的弧形槽，所述弧形槽两端分别设有一个固定孔，通过用螺栓穿过固定孔和环形滑槽将支撑环竖直的安装在底座的弧形槽内，所述支撑盘通过螺栓与支撑环固定相连。