[发明专利]基于可转翼片的同步摆动式双扑翼飞行器

说明书

本发明涉及扑翼型飞行器和飞行机器人领域，特别是一种基于可转翼片的同步摆动式双扑翼飞行器。包括扑翼、摆动轴、连接件、第一减速器、步进电机、传动机构、第二减速器、电动机和机身框架，机身框架两侧对称的安装固定有两个水平方向的摆动轴，两个连接件分别连接在两个摆动轴上且相对转动，两个扑翼分别连接在两个连接件上且可相对转动，扑翼包括扑翼框架，以及安装在扑翼框架内的可转动的翼片，扑翼框架内还设置有扭簧用于翼片的复位，传动机构连接在两个连接件上，电动机通过第二减速器减速后带动传动机构运动使两个连接件同步上下摆动，两个步进电机分别两个第一减速器减速后分别带动两个扑翼转动。

技术领域

本发明涉及扑翼型飞行器和飞行机器人领域，特别是一种基于可转翼片的同步摆动式双扑翼飞行器。

背景技术

飞行器飞行方式有固定翼、旋翼和扑翼三种飞行类型，其中扑翼飞行是自然界飞行生物采用的飞行方式，主要利用双翅的上下扑动同时产生升力和推力，其主要特点是将举升、悬停和推进功能基于一体，同时具有很强的机动性和灵活性，更适合于执行绕过障碍物等的飞行。对于小尺寸和低速飞行状态的飞行器，属于低雷诺数下飞行，扑翼产生的非定常升力比固定翼的定常升力大得多；从推力方面来看，扑翼推进效率比螺旋桨推进效率高。

目前扑翼飞行器研究主要集中在模拟大自然中飞行生物的飞行姿态设计各种扑翼机构。扑翼驱动机构划可以分为多自由度扑翼驱动机构与单自由度扑翼驱动机构，前者能实现复杂的运动形式，但机构相对庞大复杂，后者驱动机构只需要实现拍打运动，通过固定机翼的后缘形成一个随机翼拍打而变化的迎角来实现扭转运动。

但这些扑翼机构的共同问题是总体气动效率偏低，甚至低于同尺度的固定翼微型飞行器。扑翼飞行器总体效率低下的主要原因是目前研究中大多是简单的仿造鸟类或昆虫翅膀的外形和扑动运动，却很难实现飞行生物扑翼上下扑动过程中利用翼翅自身姿态和结构的改变减小空气阻力并产生非定常气动力，由此产生的气动效率较低问题严重制约了扑翼式飞行器的普及应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种非常显著的减小扑翼型飞行器扑翼复位过程阻力、提升气动效率、两侧扑翼同步性好、方便实现垂直起降、空中悬停、前进后退、转弯等功能的基于可转翼片的同步摆动式双扑翼飞行器，以解决现有技术中存在的上述问题。

实现本发明目的的技术解决方案是：提供一种.基于可转翼片的同步摆动式双扑翼飞行器，包括扑翼、摆动轴、连接件、第一减速器、步进电机、传动机构、第二减速器、电动机和机身框架，所述机身框架两侧对称的安装固定有两个水平方向的所述摆动轴，两个所述连接件分别连接在两个所述摆动轴上且相对转动，两个所述扑翼分别连接在两个所述连接件上且可相对转动，所述扑翼包括扑翼框架，以及安装在所述扑翼框架内的可转动的翼片，所述扑翼框架内还设置有扭簧用于所述翼片的复位，所述传动机构连接在两个所述连接件上，设置在所述机身框架上的所述电动机通过设置在所述机身框架上的所述第二减速器减速后带动所述传动机构运动使两个连接件同步上下摆动，分别设置在两个所述连接件上的两个所述步进电机分别通过设置在两个所述连接件上的两个第一减速器减速后分别带动两个所述扑翼转动。

进一步的是，所述扑翼框架上设置有翼片安装孔、翼片限位梁和扑翼转轴，所述翼片包括相对设置的翼片迎风面、翼片背风面以及设置在所述翼片上的翼片转轴，所述连接件设置有摆动轴孔和扑翼转轴孔，所述摆动轴孔的轴线与所述扑翼转轴孔的轴线垂直，所述摆动轴插装在所述摆动轴孔内且可转动，所述扑翼转轴插装在所述扑翼转轴孔内且可转动；所述翼片转轴插装在所述翼片安装孔内且可转动，所述扭簧套装在所述翼片转轴上，所述扭簧两端分别靠近所述扑翼框架和所述翼片迎风面设置；当所述扭簧处于压缩状态，所述翼片背风面靠近所述翼片限位梁。