[实用新型]一种仿鸟类多自由度扑翼飞行器

说明书

技术领域

本实用新型属于微型扑翼飞行器技术领域，具体涉及一种仿鸟类多自由度扑翼飞行器。

背景技术

微型仿生扑翼飞行器是一种模仿鸟类和昆虫飞行、基于仿生学原理设计制造的新型飞行器。它与固定翼和旋翼飞行相比，它便具有独特的优点：如原地或小场地起飞，极好的飞行机动性和一定的空中悬停性能，它将举升、悬停和推进功能集于一扑翼系统，可以用较小的能量进行长距离飞行。根据仿生学和空气动力学研究结果可以预见，在翼展小于15cm时，扑翼飞行比固定翼和旋翼飞行更具有优势，微型仿生扑翼飞行器也必将在该研究领域占据重要地位。

目前，模仿鸟或昆虫扑动飞行的微型扑翼飞行器虽已获得成功，但是现有的扑翼飞行器大多是上下单自由度扑动，翅翼基本形状不变，翅翼薄膜在惯性力和气动力作用下产生的“被动柔性变形”，上下扑动机构耗能大，气动效率低。在自然界中，飞行生物翅膀在三维空间中进行复杂的飞行路径变换，而且还会根据不同的飞行状况改变翅膀的扑动幅度，在进行推进运动及向下俯冲运动时，还会改变翅膀在运动方向迎角，这样的调整有利于飞行生物针对不同情况进行不同动作变换。

但现有的扑翼飞行器一般是模仿翅膀的上下扑动，这样的扑翼飞行器的飞行效率低，耗能高。不能很好的进行倾斜向上的飞行运动及向下俯冲运动，造成飞行器机动性能差。

发明内容

为了解决现有的扑翼飞行器只能模仿翅膀简单运动，飞行效率低，不能很好的进行倾斜向上的飞行运动及向下俯冲运动，造成飞行器机动性能差的问题，提供了一种仿鸟类多自由度扑翼飞行器，它可以根据不同的飞行状况改变翅膀的扑动幅度，还会改变翅膀在运动方向的迎角的优点，翅翼动作具有高度仿生的特性。

一种仿鸟类多自由度扑翼飞行器，它包括：机架、尾翼、驱动机构、扑翼和控制装置等；所述的机架呈三角状，前部设有上支撑架，下支撑架；所述的上支撑架、下支撑架的左右两侧对称设有立轴；所述的尾翼设置在机架的后部；所述的驱动机构设置在机架的前部；所述的驱动机构包括上下扑动机构、翅翼扭转机构和前后扫掠机构；所述的上下扑动机构、翅翼扭转机构和前后扫掠机构均设置在机架前部的左右两侧；扑翼安装在上下扑动机构上；

进一步的，所述的机架呈三角状，前部设有上支撑、下支撑架和立轴；所述的上支撑架、下支撑架的左右两侧对称设有立轴；

进一步的，所述的扫掠驱动电机连接输出齿轮；所述的扫掠摆动框架总体形状呈横放的U形，铰接在两侧立轴上；扫掠摆动框架的上梁设有第一扇形齿轮，下梁设有第二扇形齿轮，左右两侧的第一扇形齿轮相互啮合，绕立轴往复摆动；所述的输出齿轮与第二扇形齿轮相啮合；所述的扫掠摆动框架顶部设有扭转电机安装部和扑动电机安装部；

进一步的，所述的扭转电机固定在扭转电机安装部上；所述的输出微型齿轮与扭转直流电机输出轴固定连接；所述的扭转齿轮框架轴接于扫掠摆动框架；所述的扭转齿轮框架内侧外圈设有外圈扭转齿轮；所述的外圈扭转齿轮与输出微型齿轮相啮合；

进一步的，所述的扑动电机固定安装在扑动电机安装部上，且竖直设置；所述的扑动电机经传动机构把转速传递到输出轴；所述的输出轴与传动机构的输出端齿轮固定连接；所述的输出轴与扭转齿轮框架同轴设置；

进一步的，所述的偏心距直线电机内嵌于扫掠摆动框架中，偏心距直线电机固定有拨杆，拨杆配合于拨叉滑块；所述的拨叉滑块与输出轴同轴设置，可沿着输出轴移动；

进一步的，所述的输出轴呈L形，内部设有通孔，里面装有连接线；所述的连接线一端连接于拨叉滑块，另一端连接于偏心球的内部安装部；

进一步的，所述的偏心球外圆表面内切于偏心球框架内表面；所述的偏心球框架与扭转齿轮框架铰接；所述的输出轴顶端与偏心球配合，沿着偏心球内部滑槽移动；

进一步的，所述的偏心球内部设有输出轴的安装部形状呈凹槽状；所述的输出轴的顶端设有安装部形状呈凸槽状，安装部可以在安装部内滑动；

进一步的，所述的偏心球有空白处，其截面形状为四分之一圆，空白处厚度为输出轴的直径，输出轴可以在空白处移动；

进一步的，所述的偏心球外部设有滚珠滑槽，滚珠滑槽装配有圆周弹簧；所述的圆周弹簧与压紧滚珠相接触，压紧滚珠同时与输出轴相接触；所述的压紧滚珠的直径大于输出轴的直径，使其沿着滚珠滑槽运动，同时不落入空白处；

进一步的，所述的球心弹簧设置到输出轴与内部安装部之间；

进一步的，所述的控制装置包括锂电池、控制电路板；所述的电池与控制电路板相连接，所述的控制电路板与扭转直流电机、扑动电机、偏心距直线电机、扫掠驱动电机相连接。