[发明专利]大型扑翼的姿态转换控制结构及其转换控制方法

说明书

本发明提供了一种大型扑翼的姿态转换控制结构及其转换控制方法,该结构包括机架、传动系统、扑动机构和姿态转换控制器系统；所述的姿态转换控制器系统包括扑翼相位检测模块，微处理器，电子调速器，姿态转换舵机，舵机固定架和相位锁定柱，其中扑翼相位检测模块包括永磁体和霍尔传感器，永磁体安装在齿轮组的从动齿轮上，霍尔传感器固定在机架前隔框上，姿态转换舵机固定在舵机固定架上与相位锁定柱相连，舵机固定架和相位锁定柱安装在机架中框和机架后框的定位孔中。本发明能够有效减小姿态转换过程中扑翼机构的损伤，并提高姿态转换机构的可靠性。

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，具体是一种大型扑翼的姿态转换控制结构及其转换控制方法。

背景技术

模拟鸟类飞行是人类一直以来的愿望，鸟类的飞行方式是自然选择的最优结果。基于仿生学的原理，人类设计了各式各样的扑翼飞行器，与传统的固定翼和旋翼相比，扑翼的飞行效率要高得多，扑翼飞行器的隐蔽性好，重量轻，携带方便，在军用和民用方面都有重要意义。

大型鸟类在高空飞行时大多以滑翔姿态为主，具备滑翔功能的扑翼机在消耗较少能量时就可进行长距离飞行。要想实现扑翼飞行器扑动姿态和滑翔姿态的转换，需要使扑翼的驱动机构锁定相应位置，目前所设计的扑翼飞行器大多没有滑翔姿态的锁定机构，主要依靠空气动力使机翼达到自锁位置，而机翼自锁位置一般都存在上反角，使得扑翼飞行器滑翔的高度损失较快，滑翔效率不高。

目前也有少数扑翼飞行器设计了扑动与滑翔姿态转换机构，都采用纯机械式的相位锁定方法，这些方法虽能达到锁定驱动机构的目的，但其对扑翼的驱动机构和扑动机构有较大损害，且对姿态切换的时机要求很高，结构可靠度低，给飞行器带来不利影响，姿态切换效果不理想。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种大型扑翼的姿态转换控制结构及其转换控制方法, 能够有效减小姿态转换过程中扑翼机构的损伤，并提高姿态转换机构的可靠性。

本发明提供了一种大型扑翼的姿态转换控制结构，包括机架、传动系统、扑动机构和姿态转换控制器系统；所述的机架包括依次分布的机架前隔框、机架中框、机架后框以及穿过每个框架的机身固定杆；所述的传动系统包括通过驱动电机控制的若干齿轮组；所述的朴动机构包括曲柄，摇杆，机翼主梁固定片，机翼主梁和机翼副梁，曲柄的长度小于齿轮组中齿轮的半径，且曲柄，摇杆，机翼主梁和机架隔框构成了四连杆系统，其中曲柄与齿轮组中的从动齿轮固定，摇杆一端与曲柄铰接，另一端与机翼主梁固定片铰接，铰接处均装有轴承，主梁固定片与机翼主梁连接且主梁固定片与机翼主梁平行安装；所述的姿态转换控制器系统包括扑翼相位检测模块，微处理器，电子调速器，姿态转换舵机，舵机固定架和相位锁定柱，其中扑翼相位检测模块包括永磁体和霍尔传感器，永磁体安装在齿轮组的从动齿轮上，霍尔传感器固定在机架前隔框上，姿态转换舵机固定在舵机固定架上与相位锁定柱相连，舵机固定架和相位锁定柱安装在机架中框和机架后框的定位孔中。

进一步改进，所述的传动系统包括驱动电机，一级主动齿，一级从动齿，二级主动齿和二级从动齿，电机的KV值为1250KV，一级主动齿的齿数为10齿且包含顶丝孔，利用顶丝安装到驱动电机的电机轴上，一级从动齿的齿数为60齿，二级主动齿的齿数为18齿，二级从动齿的齿数为60齿，齿轮的最终减速比为20。所述的齿轮的加工均采用3D打印。

本发明还提供了一种大型扑翼的姿态转换控制结构的转换控制方法，包括以下过程：

1）扑动姿态转滑翔姿态：