[实用新型]一种翅膀具有三自由度的扑翼飞行器

说明书

技术领域：

本实用新型属于飞行器技术领域，具体涉及一种仿生扑翼飞行器。

背景技术：

扑翼微型飞行器是模仿鸟类或昆虫的新概念飞行器，相比旋翼和固定翼微型飞行器在升力、速度、微型化、飞行灵活性、视觉隐蔽性等方面有天然优势。在现有的扑翼飞行器中，飞行驱动机构的设计大多是单自由度上下扑动，灵活度相对较低，且具有较大的不稳定性，飞行效率低，耗能较大等问题。在真实的鸟类飞行过程中，翅膀的扑动在三维空间中进行复杂的上下扑动、扭转和前后扫掠运动，扑翼飞行器很难进行完全模拟。

该扑翼飞行器通过对鸟类翅膀运动长期观测，设计出了具有多种自由度的驱动机构，使扑翼飞行器的扑翼可同时进行扑动、扭转和前后扫掠运动，较好模仿了鸟类翅膀的运动，从而具有飞行效率高、操纵灵活的优点。

发明内容：

本实用新型目的是发明一种高度仿鸟类飞行，机械效率高，飞行灵活自如的仿生扑翼飞行器。

本实用新型采用如下技术方案：一种翅膀具有三自由度的扑翼飞行器包括左机翼、左机翼支架、左前部调控机构、左旋转关节轴承、机身、右旋转关节轴承、右机翼支架、右机翼、右前部调控机构、驱动系统、右后部调控机构、左后部调控机构。机身为框架结构，采用碳纤维材料，机身由左机架、右机架和横向机架组成，左机架和右机架固连在横向机架上；驱动系统包括无刷电机、第一级减速小齿轮、双联减速齿轮、第二级减速大齿轮、锂电池、电机调速装置和无线电导航控制装置；左机翼支架和右机翼支架形状和结构均相同，分别对称分布于机身两侧，采用碳纤维材料；左机翼支架由左横向机翼支架、左竖向机翼支架组成，右机翼支架由右横向机翼支架、右竖向机翼支架组成；左前部调控机构和右前部调控机构的结构和工作原理均相同，分别对称分布于机身左右两侧，由驱动系统第二级减速大齿轮输出轴带动同步转动；左后部调控机构和右后部调控机构的结构和工作原理均相同，分别对称分布在机身左右两侧。

左前部调控机构包括左滚轮轨道、左滚轮、左滚轮齿轮、左滚轮传动齿轮、左接头、左滚轮舵机 接线针脚、左滚轮舵机接线换向滑环、左滚轮舵机、左保持架；右前部调控机构包括右滚轮轨道、右滚轮、右滚轮齿轮、右滚轮传动齿轮、右接头、右滚轮舵机接线针脚、右滚轮舵机接线换向滑环、右滚轮舵机、右保持架；左滚轮轨道与右滚轮轨道通过第二级减速大齿轮输出轴相连，对称分布在机身左右两侧并可保持同步转动；左滚轮舵机和右滚轮舵机可分别单独驱动左前部调控机构和右前部调控机构沿左滚轮轨道、右滚轮轨道滚动；左横向机翼支架和右横向机翼支架末端分别与左接头、右接头固连，左接头、右接头又分别通过安装在左保持架、右保持架内的轴承与左保持架和右保持架相连；

右前部调控机构具体结构为：右滚轮轨道外部曲面中心通过圆形安装孔与第二级减速大齿轮输出轴固连，内部凹槽轨道曲面与右滚轮相切；右滚轮与右滚轮轨道凹槽上下内壁留有间隙，间隙尺寸为0.1至0.3毫米，右滚轮上下两面可与右滚轮轨道凹槽上下内壁面接触，但摩擦很小；右滚轮轨道从侧面看为一圆弧，圆弧角度为100度，从而也限制了右侧滚轮最大运动范围；右滚轮轨道圆弧的圆心正好位于右旋转关节轴承内圈中心点；右侧滚轮为多层复合滚轮，分为三层，上下两层为滚轮，中间为右滚轮齿轮，三者保持同心并固连在一起；右滚轮传动齿轮安装在右滚轮舵机输出轴上，始终与右滚轮齿轮保持啮合，可将右滚轮舵机扭矩和转动传递给右滚轮齿轮所在的右滚轮，并可将右滚轮锁死；右保持架靠近右滚轮部分有光轴结构，右滚轮可绕该滚轴结构滚动；保持架通过左右及底部薄板结构及螺钉将右滚轮舵机完全固连；右滚轮舵机接线针脚材料为半硬质塑料管，半硬质塑料管内部为右滚轮舵机两根正负供电线和一根信号线；右滚轮舵机正负供电线和信号线在右滚轮舵机接线针脚带动下可与右滚轮舵机同步转动，并保持与右滚轮舵机接线换向滑环的接触；右接头前端通过轴承与保持架相连，可相对保持架转动；右接头后端开有正方形凹槽孔，利用该正方形凹槽孔可与右横向机翼支架固连；右滚轮舵机接线换向滑环固接在右接头上，当右滚轮舵机相对右接头转动时，右滚轮舵机接线针脚内的舵机正负供电线和信号线也可始终与右滚轮舵机接线换向滑环环形滑槽接触，右滚轮舵机接线换向滑环再通过其外边缘接线将正负供电线和信号线通过右横向机翼支架、右旋转关节轴承、横向机架机构连接至机身内部的锂电池和驱动系统；