[发明专利]仿生双段扑翼飞行器及飞行控制方法

说明书

本发明公开了一种仿生双段扑翼飞行器及飞行控制方法，所述飞行器包括机身、齿轮传动机构、两组外翼、两组内翼、两个曲柄摇摆机构、两个铰接机构和两个翻转机构，两组外翼、两组内翼、两个曲柄摇摆机构、两个铰接机构和两个翻转机构均为相对设置，且均为一一对应；齿轮传动机构包括传动控制电机、第一级齿轮组、第二级齿轮组、主动齿轮和被动齿轮，传动控制电机与第一级齿轮组连接，第一级齿轮组与第二级齿轮组轴向分布且相互连接，第二级齿轮组与主动齿轮连接，主动齿轮与被动齿轮啮合，主动齿轮和被动齿轮分别与两个曲柄摇摆机构连接。本发明可以加强整个飞行器的强度，使其在传动过程中，可以消除干涉，减少震颤动，以及防止齿轮打滑等情况。

技术领域

本发明涉及一种仿生双段扑翼飞行器及飞行控制方法，属于仿生飞行器技术领域。

背景技术

仿生扑翼飞行器，是模仿鸟类和昆虫等生物的飞行方式，通过扑动翅膀产生升力和动力的飞行器，集仿生学、空气动力学分析、机械结构分析、能源、通信、控制等多学科交叉技术于一身，在军事侦察、海洋监测、灾后救援等领域具有相当大的应用前景。

仿生双段扑翼飞行器的机械结构设计是基于飞行器对目标作业任务与环境的分析，从而确定飞行器的性能指标。结合鸟类扑翼飞行原理，设计仿生双段扑翼飞行器的机械结构。结构方面目前采用比较成熟的一种传动方案，通过对称分布的两对曲柄摇摆机构来实现平面内的飞行器收翅、展翅的扑翼运动。该机构不仅只有一个自由度，而且双翅在扑动过程中完全对称，以达到动态平衡。与固定翼及旋翼式飞行器相比，仿生双段扑翼机器人在一次扑动过程中能够同时产生飞行时所需要的升力和推力，能量利用率高以及机动性能更好。

但是对已有样机进行组装调试发现，现有的样机模型在组装时存在以下问题：个别零件设计结构上强度不足，导致零件传动过程中断裂。一些零件传动到一定角度时出现干涉。由于轴件和齿轮件之间存在误差，多级齿轮传动，导致误差放大，机构出现颤动。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种仿生双段扑翼飞行器，该飞行器通过对齿轮传动机构进行改进，可以加强整个飞行器的强度，使其在传动过程中，可以消除干涉，减少震颤动，以及防止齿轮打滑等情况。

本发明的另一目的在于提供一种飞行控制方法，该方法基于上述仿生双段扑翼飞行器实现。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种仿生双段扑翼飞行器，包括机身、齿轮传动机构、两组外翼、两组内翼、两个曲柄摇摆机构、两个铰接机构和两个翻转机构，两组外翼、两组内翼、两个曲柄摇摆机构、两个铰接机构和两个翻转机构均为相对设置，且均为一一对应；

每个曲柄摇摆机构包括摇杆、曲柄碳板、第一传动杆和连接件，所述第一传动杆与曲柄碳板连接，所述曲柄碳板通过连接件与摇杆连接，所述摇杆与对应的内翼连接；所述主动齿轮和被动齿轮的圆周方向上均设置有多个均匀分布的通孔，主动齿轮的其中一个通孔作为第一通孔，被动齿轮的其中一个通孔作为第二通孔，第一通孔与其中一个曲柄摇摆机构的第一传动杆连接，第二通孔与另一个曲柄摇摆机构的第一传动杆连接，第一通孔与第二通孔的位置相对称。

进一步的，所述第一级齿轮组包括第一输出齿轮和双联齿轮，所述第二级齿轮组包括第二输出齿轮和二级齿轮，传动控制电机的电机轴与第一输出齿轮的齿轮轴连接，所述第一输出齿轮与双联齿轮啮合，所述双联齿轮的齿轮轴与第二输出齿轮连接，所述第二输出齿轮与二级齿轮啮合，所述二级齿轮的齿轮轴与主动齿轮的齿轮轴连接。

进一步的，所述第一输出齿轮与第一输出齿轮的齿轮轴、双联齿轮与双联齿轮的齿轮轴、二级齿轮与二级齿轮的齿轮轴、主动齿轮与主动齿轮的齿轮轴、被动齿轮与被动齿轮的齿轮轴均为一体化结构。