[发明专利]一种微型双扑翼飞行器

权利要求书

1.一种微型双扑翼飞行器，包括一个中间连接结构、一个姿态控制舵机、一个翼根位置控制机构和前后两个完全相同的扑翼系统，其特征在于：

所述中间连接结构为立体结构，所述立体结构上部前后两端开有两个底座安装孔，用于固定两个所述扑翼系统的底座，以将两套扑翼系统组合为一个整体；所述立体结构下部设有姿态控制舵机底座，以便安装所述姿态控制舵机；

所述扑翼系统包括空心杯电机、底座、减速齿轮组、拍动角放大机构及扑翼；所述底座下端安装所述空心杯电机，中部安装所述减速齿轮组，上端安装所述拍动角放大机构及扑翼；

所述减速齿轮组包括主轴齿轮、双层齿轮和大齿轮；所述主轴齿轮安装在所述空心杯电机的输出轴上，所述大齿轮和所述双层齿轮安装在所述底座上，所述双层齿轮上下层齿轮分别与所述主轴齿轮和所述大齿轮啮合；

所述拍动角放大机构为曲柄-连杆机构，包括驱动连杆、两个Z型连杆、两个圆弧连杆和两个摇杆并安装在底座上；

所述扑翼由翼膜、主翼杆、辅翼杆及翼根杆组成；所述翼膜为柔性薄膜，所述主翼杆与所述翼膜前缘粘连，所述辅翼杆粘连在所述翼膜上并与所述主翼杆呈30°；所述翼膜平铺状态下翼根杆与翼膜左侧粘连且与所述翼膜前缘呈110°-120°；所述扑翼安装之后，所述翼根杆与所述主翼杆垂直，以便使所述翼膜在安装后松弛；通过改变所述翼根杆的前后左右位置改变所述翼膜的张紧程度，进而改变上下拍攻角产生不同的气动力和气动力矩；

所述翼根位置控制机构呈H形，四个端点设翼根杆定位孔约束翼根杆，中间梁设舵机臂连接槽；所述姿态控制舵机为微小型大扭矩旋转舵机，安装在所述中间连接结构的下部，舵机臂一端固连一铆钉；飞行控制时所述舵机臂的旋转运动使其端部的所述铆钉产生圆弧运动轨迹，所述铆钉在所述舵机臂连接槽内前后滑动，带动所述翼根位置控制机构左右移动，从而实现将所述姿态控制舵机的转动转换为所述翼根位置控制机构的左右平移，进而改变所述翼根杆左右位置，实现对所述扑翼变形的控制从而获得气动控制力矩；

所述底座经3D打印整体成型，为左右对称结构；所述底座最下端设有内径稍小于所述空心杯电机外径的空心杯电机安装孔，用于以过盈配合方式安装所述空心杯电机且便于更换；所述底座中部设置三个中间安装孔，用于对所述减速齿轮组进行安装定位；所述底座的上缘设置两个Z型连杆安装孔和两个摇杆安装孔，用于安装所述拍动角放大机构的Z型连杆和摇杆；所述底座对称轴的上半部分设置一个顶部滑槽，限制所述拍动角放大机构的滑块在其中水平前后滑动；

所述空心杯电机输出的高速旋转运动通过所述主轴齿轮相继带动所述双层齿轮和所述大齿轮实现减速；所述大齿轮上设驱动连杆安装孔用于安装所述拍动角放大机构的驱动连杆；

所述拍动角放大机构的驱动连杆两端设置两个驱动连杆连接孔；所述Z型连杆两端设有Z型连杆连接孔和Z型连杆连接槽，中间设有Z型连杆中间孔；所述圆弧连杆两端设置两个圆弧连杆连接孔；所述摇杆一端设置摇杆连接孔，另一端沿轴向设置主翼杆安装孔，中间设置摇杆中间孔；第一驱动连杆连接孔与所述大齿轮上的所述驱动连杆安装孔铰接，形成曲柄，第二驱动连杆连接孔与两个所述Z型连杆连接槽铰接形成铰接点，所述铰接点被约束在所述底座顶部滑槽内滑动；所述Z型连杆经所述Z型连杆中间孔铰接在所述底座的Z型连杆安装孔，所述Z型连杆连接孔与第一所述圆弧连杆连接孔铰接；第二所述圆弧连杆连接孔铰接在所述摇杆中间孔；所述摇杆经所述摇杆连接孔与所述底座上的所述摇杆安装孔铰接，所述主翼杆安装孔固连所述主翼杆；所述拍动角放大机构将所述驱动连杆的小幅度往复运动放大成所述摇杆的大幅度摆动。

2.如权利要求1所述的微型双扑翼飞行器，其特征在于，所述拍动角放大机构实现单翼拍动两极限位置之间的角度设计为110°-120°，以充分应用多翼拍动的“打开-合拢”高升力机制增加升力。

3.如权利要求1所述的微型双扑翼飞行器，其特征在于，所述翼膜为柔性薄膜，采用聚乙烯材料做成，呈仿生扑翼状。

4.如权利要求1所述的微型双扑翼飞行器，其特征在于，所述扑翼在拍动过程中，所述主翼杆带动所述辅翼杆和所述翼膜高频往复拍动，所述辅翼杆和所述翼膜在惯性力和气动力的作用下发生变形，所述翼膜的最大变形受所述翼根杆位置的约束，使得上下拍中间时刻所述扑翼展向面积二阶矩位置处的攻角在25°-35°之间。