[发明专利]半自主仿生扑翼飞行器

说明书

一种半自主仿生扑翼飞行器。其包括机架、齿轮组、电机、曲柄、摇臂、内翼、外翼、尾翼、机翼、电池、通讯模块和飞行控制器；本发明效果：双关节的扑翼翼型及类鹰翼面的仿生程度更高，可提高机身的载重及续航能力，飞行姿态更符合鸟类飞行规律，优于常规单关节翼型结构；扑翼的飞行方式充分利用空气流体涡流，以及机翼前端的前缘涡增大飞行器的升力，有效提高推力的效率，利用高空的势能优势，可以实现远距离、长时间的无能源补充飞行任务，有效提高飞行效率；具有质量轻、成本低、能耗低、噪音小等优势。

技术领域

本发明属于飞行器技术领域，特别是涉及一种半自主仿生扑翼飞行器。

背景技术

仿生扑翼飞行机器人是一种能够模仿昆虫或鸟类飞行的仿生机器人，具有效率高、质量轻、机动性强、能耗低等显著优点，因此在国防军事以及民用领域都具有广阔的应用前景，由此成为集合了仿生学、空气动力学、机械学、控制科学等多门前沿学科的一类先进飞行机器人。仿生扑翼飞行机器人具有较高的集成度，能够有效地利用势能，适于完成长时间、远距离、无能源补充条件下的飞行任务。

美国加州理工大学研究团队和伊利诺伊大学香槟分校联合研制了一款仿生蝙蝠扑翼飞行机器人BatBot(B2)；还有美国Aero Vironment公司的蜂鸟机器人Nanohummingbird；美国麻省理工学院研发的Phoenix仿生扑翼飞行机器人；哈佛大学Wood教授团队研发了一款名为RoboBee的飞行昆虫机器人；德国Fasto公司研发的SmartBird；美国加州大学伯克利分校的Julian团队研发了一款微型仿生扑翼飞行机器人H2bird；西北工业大学宋笔锋教授团队研制的名为“信鸽”的仿生扑翼飞行机器人；台湾淡江大学杨龙杰团队研发设计了“Golden Snitch”扑翼机器人；北京科技大学自主研发的USTBird扑翼机器人样机。但这些飞行器的缺点是仿生程度、续航能力和飞行效率低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供了一种半自主仿生扑翼飞行器。

为了达到上述目的，本发明提供的半自主仿生扑翼飞行器包括机架、齿轮组、电机、曲柄、摇臂、内翼、外翼、尾翼、机翼、电池、通讯模块和飞行控制器；其中，所述的机架包括沿前后方向间隔设置且相互连接的前机架、中间机架和后机架；齿轮组安装在前机架和中间机架之间，包括第一齿轮、第一减速齿轮、第二减速齿轮、第一主齿轮和第二主齿轮；第一主齿轮和第二主齿轮垂直设置在前侧且相啮合；第一齿轮、第一减速齿轮和第二减速齿轮垂直设置在后侧且依次相啮合，第三减速齿轮同时与第一主齿轮相啮合；电机安装在中间机架和后机架之间，输出轴固定在第一齿轮的中心孔内；每个曲柄的一端分别固定在第一主齿轮和第二主齿轮的中心轴前端，另一端分别连接在一根摇臂的内端；机架的两侧分别设有一个内翼，每个内翼包括上部内翼连杆、下部内翼连杆、后部内翼连杆和扭转支座；上部内翼连杆和下部内翼连杆的一端分别铰接在一根摇臂的中部和外端，另一端铰接在扭转支座的内侧部位前部；后部内翼连杆的一端铰接在后机架的顶部外侧，另一端铰接在扭转支座的内侧部位后部；每个内翼的外侧分别设有一个外翼，每个外翼包括内侧外翼连杆、外侧外翼连杆、扭转连杆和外翼舵机；外翼舵机安装在扭转支座的外侧部位，输出端与圆弧形的扭转连杆一端相连，扭转连杆的另一端连接在内侧外翼连杆的一端，内侧外翼连杆的另一端与外侧外翼连杆的内端相连接；尾翼包括尾翼骨架、尾翼连杆、机身主杆、尾翼机架、尾舵支座、尾舵连杆、尾舵连接件和尾翼舵机；两个尾翼舵机安装在中间机架和后机架之间，输出端分别连接在一根尾翼连杆的前端；尾翼机架设置在机架的后方；尾舵支座设置在尾翼机架的后方；尾舵连杆垂直设置，上下端分别固定在尾舵支座的前端上下部；机身主杆的前端固定在后机架中部，后端贯穿尾翼机架的中部后通过尾舵连接件铰接在尾舵连杆的中部；两根尾翼连杆的后端分别贯穿尾翼机架的上部后铰接在尾舵支座的上部两侧部位；两根尾翼骨架呈八字形设置，一端同时连接在尾舵支座的后端下部；多个机翼的中部分别安装在内翼的内、外侧部位以及内侧外翼连杆的中部；电池、通讯模块和飞行控制器均安装在机架上，并且飞行控制器分别与电机、外翼舵机、尾翼舵机和通讯模块电连接；通讯模块与地面操控人员手持的遥控器无线连接；电池用于为本飞行器上各用电部件提供电能。