[发明专利]一种充气式仿生翅膀及其加工方法

说明书

本发明涉及一种充气式仿生翅膀及其加工方法，属于仿生机械领域。由上下两层塑料薄膜通过内热封线和外热封线形成中空式结构，主翅脉翼柱采用锥形结构，近翼根端采用大直径结构，远翼根端采用小直径结构，所述交错翅脉翼柱采用柱状结构，用于连接两个主翅脉翼柱，内翼面由内热封线封闭形成，外翼面由外热封线及裁切轨迹形成，装夹翼柱位于主翅脉翼柱的根部，止逆阀与充气口热封连接。优点是结构新颖，所述充气翅膀是由双层塑料薄膜采用滚压热封的方法制备而成，充气后可形成昆虫翼型的仿生翅膀，具有一定的强度和柔韧性，飞行时快速充气形成翅膀结构用于扑翼机飞行，飞行前后可以排气并收拢，压缩体积，易于存放。

技术领域

本发明属于仿生机械设计领域，尤其涉及一种充气式仿生翅膀及其加工方法。

背景技术

微型扑翼飞行器的设计与研发是近年来各个国家比较重视的研发课题，以鸟类和昆虫为原型，根据仿生学原理设计的新型仿生扑翼飞行器，在微型领域有着固定翼和旋翼不可比拟的优势。随着现代科学技术的发展，特别是微机电系统的不断进步，微型扑翼飞行器渐渐成为了新的研究热点之一，其在军事及自然科学中具有极高的应用价值。

仿生翅膀作为微型扑翼飞行器的核心部件之一，为扑翼机产生推升力并实现各种复杂飞行动作，意义重大。现有的扑翼机翅膀大多采用聚脂薄膜和碳纤维杆设计而成，例如美国“纳米蜂鸟”所使用的四分之一椭圆形翅膀，其翼型固定，翼面积较大，无法折叠收拢，不利于飞行前后的存放。

热压封合是用加热方式封口处材料，使其达到粘流状态后加压使之粘封。最常用的热封方法是普通热压封合法，例如热封机，这种装置可以对塑料薄膜的开口进行直线形封装，气密性好，但是不能用于特殊轨迹的封装。

发明内容

本发明提供一种充气式仿生翅膀及其加工方法，以解决现有扑翼机翅膀体积过大，收拢性差的问题。

采取的技术方案是：由上下两层塑料薄膜通过内热封线和外热封线形成中空式结构，包括主翅脉翼柱、交错翅脉翼柱，其中主翅脉翼柱采用锥形结构，近翼根端采用大直径结构，远翼根端采用小直径结构，所述交错翅脉翼柱采用柱状结构，用于连接两个主翅脉翼柱，内翼面由内热封线封闭形成，外翼面由外热封线及裁切轨迹形成，装夹翼柱位于主翅脉翼柱的根部、其直径小于主翅脉翼柱根部直径，主翅脉翼柱的根部开口处是充气口，止逆阀与充气口热封连接；

本发明所述内热封线和外热封线采用滚压热封方法加工得到；

本发明所述内翼面为圆角三角形或多边形；

本发明所述内热封线为封闭式圆角三角形或多边形轨迹；

本发明所述外热封线为半封闭式外缘轨迹。

一种充气式仿生翅膀的加工方法，包括下列步骤：

(一)、将双层塑料薄膜安装在滚压热封装置的三自由度实验平台上，并调节万向滚压头的温度及压力参数；

(二)、将预设的翼型轨迹转换为机器操作代码，对双层塑料薄膜进行滚压热封，加工出仿生翅膀的内热封线和外热封线；

(三)、在主翅脉翼柱的根部充气口处加入止逆阀并封装，剪裁去除多余材料形成充气式仿生翅膀成品。

本发明所述滚压热封装置的结构是：夹具体装置固定连接在三自由度加工平台上，机头与三自由度加工平台的Z方向调节装置固定连接，固定支架通过锁紧螺母安装在机头上，加热铝块通过紧定螺钉安装在固定支架上，温度传感器通过螺纹连接于加热铝块上方，加热棒插在加热铝块内，变压器与加热棒电连接，万向滚压头通过螺纹连接于加热铝块下方、并用六角薄螺母拧紧防松；

本发明所述夹具体装置的热压平台采用橡胶垫。

本发明所述固定支架包括机头连接通孔、直角柔性铰链和加热铝块连接通孔。