[发明专利]机器鸟

说明书

本发明是一种利用拍动飞行来上升和推进的机器鸟。除了机载电子装置和电池外，该鸟还具有主体、两个机翼、尾部和具有喙的头部。每个机翼由四个电机单独地控制。一个电机控制拍动，一个电机控制迎角(机翼倾斜)，一个电机控制机翼的变形和折叠的程度，并且一个电机控制机翼的水平运动。尾部由三个伺服电机控制，一个伺服电机用于上下运动，一个伺服电机用于倾斜并且一个伺服电机用于展开尾部羽毛。因此，鸟在其机翼和尾部上总共具有11个自由度。这种设计允许使用进化方法来教导鸟以比以前可能的方式更有效的方式飞行。

技术领域

本发明提供了一种利用拍动飞行来上升和推进的机器鸟。此外，本发明提供了一种机器鸟，在机翼损坏或需要修理的情况下，可以容易地将其拆下或更换。

背景技术

已经开发了几种拍动机翼装置，尤其是由大学，例如代尔夫特理工大学。其他装置处于研发阶段，例如Festo公司和法国智能系统与机器人研究所的罗伯(Robur)的智能鸟(Smart Bird)。这些装置中的大多数都使用简单的自由运行机制来上下移动机翼，有时还会在上下冲程中扭曲机翼。例如智能鸟就是这种情况，其沿着预定的固定图案移动机翼。罗伯鸟可以连续拍动其机翼，而且也可以设置倾斜角度。许多其他拍动机翼装置已经在各个地点建造，大多数都集中在非常小的装置上，如蜂鸟的尺寸，例如参见美国的AeroVironment蜂鸟。这些简单的机构限制了这些装置的效率、功能和可操作性。

Silent Flyer的新颖之处在于鸟状拍动的机翼和尾部的设计，可以将其归类为可控的挠性结构。机翼具有四个自由度，即，分别用于拍动、倾斜、变形和前后移动机翼。这些运动是实时控制的，并且可以在机构极限范围内随意设置。通常，该机构允许上述每种运动的输出高达±90度。机翼是独立控制的并且可以折叠到机器鸟的主体，这在操作场所之间的运输中是有利的。尾部具有三个自由度。Silent Flyer的声音并不比鸟的声音大(在装置的前方的1m处测量为小于70dB)。如果机翼或尾部损坏，则它们可以很容易地就地更换。Silent Flyer由于具有飞鸟的外观而不会引人注目。例如，在警察的监视期间，这将使公众更容易接受。可以使羽毛和主体的颜色和纹理看起来像本地鸟的颜色和纹理。SilentFlyer是防雨的，这对搜救工作和监视都是有利的，因为这些工作必须在各种天气下进行。

目前市场上没有可比的商业产品。上述机翼和尾部设计使我们能够尝试使用进化方法来教导装置飞行。进化方法已用于机器人装置的开发中，例如步行机，但据我们所知，它们尚未应用于拍动飞行器。但是，查尔姆斯理工大学(Chalmers UniversityofTechnology)的实验装置使用进化方法来教导拍动机翼机构以产生上升和前进运动，参见“Creation ofa Learning,Flying Robot by Means ofEvolution”(EvolutionaryRobotics，第1279页)。

US 2014/026382公开了一种用于飞行器的机翼拍动机构，其具有一对相对的机翼结构，所述相对的机翼结构从主框架横向突出，主框架沿着纵向轴线延伸。机翼结构具有三轴肩关节，其中肩关节的近端枢转地连接至主框架的相应侧。机翼拍动机构使用一组并置且相互连接的扭力感应管，它们同轴地设置在相应的一组并置且相互连接的扭力响应管的内部，其中交替的枢转运动在扭力感应管之间传递，而与扭力感应管和扭力响应管的空间取向无关。

WO 2008/125868公开了一种用于飞机的机翼结构，其包括可枢转地安装在舷内端处的舷内翼梁和舷外翼梁，舷外翼梁在一端可枢转地联接至舷外翼梁的舷外端。多个细长的重叠的机翼元件或小翼在一端附接到从每个翼梁向后延伸的相应翼梁。提供了用于使舷内翼梁相对于机身旋转和/或用于使舷外翼梁相对于舷内翼梁旋转的装置，以及用于使机翼元件在所述舷内翼梁和舷外翼梁的整个旋转位置范围内大致对准在一起的装置。

发明内容