[发明专利]一种基于旋转型超声电机驱动的可变拍动频率扑旋翼

说明书

本发明涉及一种基于旋转型超声电机驱动的可变拍动频率扑旋翼，包括机架、中心杆、中心杆驱动机构及机翼，中心杆驱动机构设置于机架上并驱动中心杆沿竖向移动，竖向移动的中心杆使机翼具有上拍状态及下拍状态，上拍状态为中心杆下移，驱动机翼上拍，下拍状态中心杆上移，驱动机翼下拍。本发明中的可变拍动频率扑旋翼包括控制电路与控制器包括控制器，中心杆驱动机构包括超声电机，超声电机具有转子与定子，机架上设置有传感器，转子上设置有与传感器相感应的触发片，触发片转动至传感器的感应区，由控制电路和控制器改变转子的转动速率。本发明提供一种升力强的基于旋转型超声电机驱动的可变拍动频率扑旋翼。

技术领域

本发明涉及一种扑旋翼，具体涉及一种基于旋转型超声电机驱动的可变拍动频率扑旋翼。

背景技术

鸟和飞行动物在雷诺数较小时下具有较高的飞行效率，而旋翼可以实现垂直起降和悬停，大约十年前，最早由李道春、吴江浩等人提出了一种结合上述两种构型的一种新型的微型飞行器形式——扑旋翼，扑旋翼既有像扑翼一样在竖直平面上的周期性旋转运动，也又沿着水平面上的旋转运动，这种旋转运动不需要额外的电机给予其推动力，而是利用了机翼扑动产生的反卡门涡街衍生出一个前进的推进力，在刚开始扑动的时候，反卡门涡街推力会加速扑旋翼的旋转运动角速度，一段时间之后，水平面上的旋转角速度会趋于一个稳定的值，当达到这个旋转角速度时，旋转运动的阻力与反卡门涡街产生的推力达成一个动态自平衡，扑旋翼包括机架、中心杆、中心杆驱动机构及机翼，中心杆驱动机构设置于机架上并驱动中心杆沿竖向移动，竖向移动的中心杆使机翼具有上拍状态及下拍状态，上拍状态为中心杆下移，驱动机翼上拍，下拍状态中心杆上移，驱动机翼下拍。

目前，由于电机设置于扑旋翼上，使得电机的重量同样要计入扑旋翼的总重量，故电机的重量不能过大。电机匀速的转动使得机翼的上拍与下拍的速度一致，从而使扑旋翼只能产生相对较低的升力效率。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种升力强的基于旋转型超声电机驱动的可变拍动频率扑旋翼。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：包括机架、中心杆、控制电路、控制器、中心杆驱动机构及机翼，中心杆驱动机构设置于机架上并驱动中心杆沿竖向移动，竖向移动的中心杆使机翼具有上拍状态及下拍状态，上拍状态为中心杆下移，驱动机翼上拍，下拍状态中心杆上移，驱动机翼下拍，中心杆驱动机构包括超声电机，超声电机具有转子与定子，机架上设置有传感器，转子上设置有与传感器相感应的触发片，触发片转动至传感器的感应区，由控制电路与控制器改变转子的转动速率。

通过采用上述技术方案，在微型飞行器的动力方面，电机是最常用的驱动源，但由于受到旋转惯性力的影响，电机转速的变化率受到限制，且耗能量大，压电传动共同优点是体积小、质量轻、结构简单、精度高、无齿轮及惯性效应小，这些优点使得压电传动适合应用于纳米级到皮米级无人机，作为典型的压电传动电机，超声电机利用压电陶瓷的逆压电效应，将微观的振动转换为宏观的旋转运动或者直线运动，不仅可以适应低温、真空等特殊环境，也具有响应速度快，噪声低、低转速大转矩、控制特点好、断电自锁、不受磁场干扰，运动准确等优点，因此，超声电机非常适用于变速扑旋翼的设计，同时在机架上设置传感器，超声电机的转子转动时，位于转子上的触发片随转子转动，当触发片转动至感应区，而后传感器将信号发送给控制电路和控制器，由控制电路和控制器控制转子转动频率发生改变，导致中心杆的移动速度发生改变，最终改变机翼上拍状态与下拍状态所持续的时间，当上拍状态所持续的时间大于下拍状态时，相较于电机维持匀速转动，超声电机的变速使得扑旋翼的升力增强，扑旋翼的上升速度与高度会增加，所述的传感器为光电传感器。

本发明进一步设置为：所述的中心杆驱动机构还包括转盘及连杆，超声电机具有输出轴，输出轴的一端与转子相连并随转子同步转动，输出轴的另一端设置于转盘中心且转盘随输出轴同步转动，连杆沿竖向设置且连杆一端转动设置于转盘上，另一端转动设置于中心杆上。