[发明专利]一种基于单曲柄双摇杆机构的微型仿生扑翼飞行器

说明书

本发明公开了一种基于单曲柄双摇杆机构的微型仿生扑翼飞行器，属于机械设计和飞行器技术领域。本发明采有单曲柄双摇杆机构，所述的单曲柄双摇杆机构由单曲柄机构齿轮、左翼摇杆、右翼摇杆、左翼连杆、右翼连杆组成；所述单曲柄机构齿轮固定在机架上并形成转动副；所述左翼连杆和右翼连杆的一端均与单曲柄机构齿轮销钉连接，另一端分别与左翼摇杆和右翼摇杆转动连接，传递动力，所述左翼摇杆和右翼摇杆的第二端点处分别具有延长段，所述延长段与扑翼结构连接，带动扑翼结构扑动。本发明可以基本消除飞行器飞行时不对称，具有切换多种飞行姿态的功能，同时所述飞行器具有结构紧凑、灵活小巧、质轻等特点。

技术领域

本发明属于机械设计和飞行器技术领域，具体涉及一种基于单曲柄双摇杆机构的微型仿生扑翼飞行器。

背景技术

目前，微型仿生扑翼飞行器因其小巧的体积，高效的飞行机理，广阔的应用空间等优势吸引了广泛的关注。空气动力学研究成果表明，对于主尺寸小于15cm的微型飞行器，扑翼的飞行方式比固定翼和旋翼的飞行方式具有更大的升阻比，更强的抗干扰能力和更灵活的机动性，因此，微型扑翼飞行器在军事、探测等领域将会发挥更重要作用，在微型飞行器发展中将占据主导地位。在目前关于微型仿生扑翼飞行器的研究中，大部分机构的机翼做单自由度扑动，很难同时进行滚转和偏航等动作，并不能实现像昆虫或鸟类那样在扑动的同时进行姿态转换，因此很难实现昆虫或者鸟类的飞行方式，灵巧性能较低。

发明内容

本发明针对现有技术中微型仿生扑翼飞行器在执行飞行运动过程中存在的问题和不足，提出了一种基于单曲柄双摇杆机构的微型仿生扑翼飞行器，该飞行器采有单曲柄双摇杆机构，基本消除飞行时不对称，同时所述飞行器结构紧凑、灵活小巧、质轻，具有切换多种飞行姿态的功能。

本发明提出的一种基于单曲柄双摇杆机构的微型仿生扑翼飞行器，主要包括驱动机构、单曲柄双摇杆机构、扑翼机构和姿态控制机构，所述驱动机构提供驱动力给单曲柄双摇杆机构，使其带动扑翼机构进行扑动；所述的姿态控制机构用于调整飞行器的姿态。

所述的驱动机构由无刷电机、电机齿轮和传动齿轮组成。无刷电机固定安装在机架上，无刷电机的电机轴与电机齿轮固定连接；传动齿轮包括固定连接并且同轴转动的两个齿轮，分别为大齿轮和小齿轮，所述大齿轮与电机齿轮啮合，小齿轮与单曲柄机构齿轮啮合，实现传递动力和减速，最终把动力和转速传递给单曲柄机构齿轮。

所述的单曲柄双摇杆机构由单曲柄机构齿轮、左翼摇杆、右翼摇杆、左翼连杆、右翼连杆组成。所述单曲柄机构齿轮圆心位置具有一个通孔，距离通孔距离L的位置具有一个定位孔，所述通孔配合销钉与机架形成转动副。所述左翼连杆和右翼连杆的第一端均与单曲柄机构齿轮上的定位孔处通过销钉配合形成转动副连接，第二端分别与左翼摇杆和右翼摇杆的第一端点转动连接，传递动力，单曲柄机构齿轮、左翼摇杆、右翼摇杆、左翼连杆、右翼连杆全部由销钉连接，采取过盈配合和间隙配合。所述左翼摇杆和右翼摇杆的第一端点分别与左翼连杆和右翼连杆的第二端转动连接，左翼摇杆和右翼摇杆的第二端点分别与机架之间构成转动副连接，连接位置相对于机架中心左右对称。所述左翼摇杆和右翼摇杆的第二端点处分别具有延长段，所述延长段与扑翼结构连接，带动扑翼结构扑动。

所述的扑翼机构包括扑翼骨架、扑翼连杆和柔性翼组成。所述扑翼骨架用于支撑柔性翼，柔性翼最外侧的扑翼骨架根部嵌入连接扑翼连杆的前端，所述扑翼连杆的末端与支架之间转动连接，扑翼连杆的中间部分与所述延长段转动连接。所述扑翼骨架前端渐变磨薄，有利于增大柔性翼尾端变形，提高升力。柔性翼最内侧的扑翼骨架根部固定在支架上，尖端为自由端，自由端连接直线舵机的输出端。