[发明专利]一种基于电机反对称布设驱动的扑翼微型飞行器

说明书

本发明公开的一种基于电机反对称布设驱动的扑翼微型飞行器，属于微小型飞行器领域。本发明通过驱动结构驱动时反对称布设的电机对称反转消除电机扭矩的影响，进而消除机身水平方向上的大幅度震颤，提高飞行时的稳定性；反对称布设的电机驱动相当于电机并联驱动，克服受单个现有微小型电机驱动力及驱动功率不足的问题，能够满足扑翼微型飞行器在特殊飞行环境下对高拍动频率的需求；在机翼根部设有用于机翼拍动时被动扭转的机构，使机翼以小攻角姿态下拍获得较大有益气动升力并保持大攻角姿态上拍获得较小的气动阻力，借助扭转机构增加扑翼微型飞行器的平均有益气动升力。本发明还具有结构简洁、集成度高、牢固可靠，便于制作装配的优点。

技术领域

本发明属于微小型飞行器领域，涉及一种基于电机反对称布设驱动的扑翼微型飞行器。

背景技术

微小型飞行器具有体积小、隐蔽性好、重量轻、成本低、功能强、携带方便、操作简单、能工作于包括低雷诺数环境在内的独特的气动领域等突出特点，被广泛应用于如监视、生物化学药剂探测、战场勘测、交通监测及城市信息收集等方面，其根据飞行模式和总体结构布局的不同分为固定翼微型飞行器，旋翼微型飞行器，扑翼微型飞行器三类。其中扑翼微型飞行器具有独特的优点：按照仿生学设计具有良好的隐蔽性；扑翼兼具产生气动升力和推力功能；能够根据飞行任务需求优化拍动模式和气动效率。扑旋翼微型飞行器是一种将纵向拍动与旋翼转动的运动优化组合的新型扑翼微型飞行器，相比于传统扑翼微型飞行器，这种新型扑翼微型飞行器在悬停状态的气动效率和气动升力系数都显著提高。

但目前公开的扑翼或者扑旋翼微型飞行器动力驱动装置都普遍采用单旋转电机驱动，采用曲柄摇杆机构作为驱动机构，飞行器飞行时由于受到单电机转动扭矩的影响，造成飞行时在水平方向上产生大幅度震颤，使飞行器飞行稳定性差，极为不利于操纵者对机身的姿态控制。并且单个微小型电机驱动为整机所提供的驱动功率和驱动力较小，不能满足扑翼微型飞行器在特殊飞行环境下飞行时对高拍动频率的需求。

发明内容

为解决单电机驱动的扑翼微型飞行器飞行时水平方向大幅度震颤造成飞行稳定性差，单电机驱动功率和驱动力小的问题。本发明公开的一种基于电机反对称布设驱动的扑翼微型飞行器主要包括如下三个目的：目的一、将单电机驱动的扑翼微型飞行器改为反对称布设的电机驱动，通过驱动结构驱动时反对称布设的电机对称反转消除电机扭矩的影响，进而消除单电机驱动带来的机身水平方向上的大幅度震颤，提高扑翼微型飞行器飞行时的稳定性；目的二、反对称布设的电机采用微小型大功率大扭矩电机，电机重量小、体积小，同时反对称布设的电机驱动相当于电机并联驱动，克服受单个现有微小型电机驱动力及驱动功率不足的问题，大幅度提升驱动力和驱动功率，能够满足扑翼微型飞行器在特殊飞行环境下对高拍动频率的需求；目的三、在电机反对称布设驱动的扑翼微型飞行器机翼根部设有用于机翼拍动时被动扭转的机构，机翼在拍动过程中受气动力影响被动改变机翼攻角，使机翼以小攻角姿态下拍获得较大有益气动升力并保持大攻角姿态上拍获得较小的气动阻力，借助扭转机构增加扑翼微型飞行器的平均有益气动升力；反对称布设的电机驱动提供的较高拍动频率，加持被动扭转机构对气动升力的提高，使反对称布设的电机驱动的扑翼微型飞行器气动特性大幅度提升，进而使扑翼微型飞行器搭载能力和飞行效率均显著提高，远高于其他驱动类型的扑翼微型飞行器。本发明在实现上述三个主要目的基础上，还具有结构简洁，各部件集成度高、牢固可靠，便于制作装配的优点。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种基于电机反对称布设驱动的扑翼微型飞行器，包括机翼、驱动机构、旋转机构、拍动机构、电源装置。

所述机翼安装于机翼拍动杆两端，当机翼反对称安装时作为扑旋翼使用，当机翼对称安装时作为扑翼使用。单个机翼包括主梁、斜次梁、垂直次梁、翼膜、扭转件、扭转件挡片，所述机翼主梁、斜次梁和垂直次梁共同构成机翼骨架，翼膜粘接于各翼梁上。所述机翼主梁根部穿过扭转件挡片的孔，再穿过扭转件孔并将扭转件固连在距翼根端面一定距离，扭转件挡片与机翼拍动杆前端面固连，扭转件挡片的孔的尺寸大于机翼主梁尺寸，防止机翼扭转过程中摩擦的影响。