[发明专利]一种四自由度扑翼运动机构

说明书

本发明公开了一种四自由度扑翼运动机构，涉及机械运动领域，该机构包括机架、机翼、上下扑动机构、前后摆动机构和翼展方向扭转机构；驱动机翼上下扑动和前后摆动的机构为高度对称的曲柄滑块机构的改型，分别由同一驱动件带动左右两片机翼；驱动机翼扭转运动的机构为摇杆滑块的改型，左右两片机翼由不同的驱动件带动。整个机构为并联机构，该机构减小了运动件的运动惯量，能实现机翼的高速运动；机构能够很好的解决扑翼机飞行时左右机翼扑动的同步性，同时保留了一定的左右不对称性，能够测试更复杂的扑翼方式。

技术领域

本发明涉及多自由度机构运动领域，特别涉及一种四自由度扑翼机构运动。

背景技术

微型飞行器的概念是由美国的军事智库组织RAND公司于1992年在一份研究报告中首次提出的。

扑翼飞行器不同于常规飞行器，采用的是自然界中广泛存在的扑翼飞行方式，其飞行动力和升力均来源于上下扑动的机翼，所以扑翼飞行器的扑翼机构设计显得尤为重要。目前大多数空间扑翼机构由于主动件布置不对称等原因导致机翼的左右扑动不对称，进而影响扑翼机的飞行稳定性，而很多可靠的扑翼机构都是由简单的曲柄摇杆机构衍生而来的，虽然飞行稳定，但是操控性较差，机动性不足。

发明内容

为解决扑翼机构的所存在的缺陷，本发明提供了一种四自由度的扑翼机构，扑翼机构具有上下扑动，前后摆动和沿翼展方向扭转运动四个自由度。

本发明是通过如下技术效果得以实现的：

一种四自由度扑翼运动机构，该机构包括机架、机翼、上下扑动机构、前后摆动机构和翼展方向扭转机构；

所述机架包括机架主体、竖置方向限位槽、水平方向限位槽和机翼运动球槽副；所述机架主体为左右对称竖直结构，所述机翼运动球槽副固定设置在机架主体的左右两侧，水平方向限位槽设置在机翼运动球槽副的一端；所述竖置方向限位槽固定设置在机架主体上，且与机架主体上的底座平行；机架主体的底座的前后两侧均设置有凸起；该凸起分为前凸起和后凸起；

所述机翼为杆状结构；机翼一端设置在机翼运动球槽副内，可沿机翼运动球槽副运动；机翼另一端安装有第一球；并通过第一球与竖置连接杆一端铰接；机翼上安装有圆柱凸轮；

所述上下扑动机构为偏心曲柄摇杆机构，包括第一主动轮、第一传动杆、中置连接杆和竖置连接杆；所述第一主动轮设置在机架主体的前凸起上；所述第一主动轮通过转动副与第一传动杆一端铰接；第一传动杆另一端设置在中置连接杆中心上；中置连接杆两端分别与竖置连接杆的一端相铰接；竖置连接杆的另一端与机翼上的第一球铰接，且竖置连接杆在竖置方向限位槽限制的平面内移动；

所述前后摆动机构为对心曲柄摇杆机构，包括第二主动轮、第二传动杆、水平连接杆和T型限位杆；所述第二主动轮设置在机架主体的后凸起上；所述第二主动轮通过转动副与第二传动杆一端铰接；所述第二传动杆另一端设置在水平连接杆的中心上，水平连接杆两端分别与T型限位杆的一端铰接；T型限位杆的另一端设置在机翼上，且T型限位杆穿过水平方向限位槽；

所述翼展方向扭转机构为摇杆机构，包括摇杆、连接杆和舵机安装座；所述连接杆一端的球副安装在圆柱凸轮的曲线槽内；连接杆另一端与摇杆的铰接；摇杆的另一端与舵机安装座铰接；舵机安装座上安装有舵机。

进一步的，所述舵机安装座带有限位板，所述限位板卡在机翼上。

进一步的，所述机翼上设置有第二球；第二球置于机翼运动球槽副的轨道内。

进一步的，所述T型限位杆一端为矩形空槽结构，机翼穿过该矩形空槽结构。

进一步的，所述水平方向限位槽为上下对称的曲面结构，且T型限位杆可在水平方向限位槽内左右摆动。

进一步的，所述竖置方向限位槽由前后平行的平板组成。