[发明专利]一种基于折纸材料的仿鸟尾展开结构

说明书

本发明公开了一种基于折纸材料的仿鸟尾展开结构，属于柔性结构设计技术领域，该结构由一个前端固定板、两个侧边柔性板、一个折展板、一个密封板、一个后端板、两个拉伸弹簧和固定框架、翅脉、羽片组成，其中前端固定板、侧边柔性板、折展板、密封板和后端板组成一个密封箱体，前端固定板与固定框架连接，前端固定板中央设有圆孔，充气管从中间通过。翅脉固定在折展板的折痕波峰处并且向外伸出一段，用于连接尾翼羽片。充气时后端板向左右两边展开，并带动折展板及翅脉展开，实现仿鸟尾翼面随充气量变化时改变展开角度，且本发明的结构体积小质量轻。

技术领域

本发明属于柔性结构设计技术领域，具体涉及一种仿鸟尾展开的结构。

背景技术

仿鸟扑翼飞行器是一种通过扑动机翼来产生升力和推力以实现飞行的飞行器，目前已知的几种扑翼飞行器都采用尾翼作为其控制面，使飞行器具备改变飞行姿态或者在不同飞行状态下都保持平衡的能力。常规的尾翼均为不可变的平面且只具有单一的展开角度，可以为飞行器提供静稳定性，但是无法在不同飞行状态下实现有效的飞行控制，缺少敏捷性。

发明内容

本发明根据上述现有技术中存在的问题，公开了一种基于折纸材料的仿鸟尾展开结构，本发明的结构设计基于鸟类飞行及起降时鸟尾展开和收拢的姿态变化，且本发明的结构采用柔性结构，可以根据飞行要求改变尾翼的展开角度，体积小质量轻。

本发明是这样实现的：

一种基于折纸材料的仿鸟尾展开结构，所述的结构包括一个密封箱体，所述的密封箱体包括前端固定板、侧边柔性板、折展板、密封板和后端板；所述的侧边柔性板设置两个，与前端固定板的两端连接，侧边柔性板上下两端设置折展板、密封板，侧边柔性板前后端分别为前端固定板、后端板；

所述的折展板、密封板和后端板均为直折叠折痕的折纸结构；其中后端板为折痕平行且上下预留一段过渡部分的折纸结构；所述的折展板与密封板均为波形相同的折痕平行的折纸结构，且折纸结构靠近前端波高较小，折纸结构的前端与前端固定板密封连接，折纸结构后端预留部分位置与后端板预留位置搭接；

所述的折展板、密封板展开后为近似扇形的形状；设定扇形形状中外折为波峰，内折为波谷；折展板的波峰上连接翅脉，翅脉尾端设置羽片，折展板的展开带动翅脉及羽片的展开。

进一步，所述的前端固定板外围设置固定框架，所述的前端固定板中央设有圆孔，充气管从圆孔中间通过，伸入至密封箱体内部；翅脉固定在折展板的折痕波峰处并且向外伸出一段，用于连接羽片；充气时后端板向左右两边展开，并带动折展板及翅脉展开。

进一步，所述的后端板也包括外折以及内折；所述的后端板折成三段折纸结构，其中上下两段分别与折展板、密封板连接。

进一步，所述的侧边柔性板是厚度较薄的长方形平板，侧边柔性板前端固接在前端固定板，后端分别与后端板的两侧边密封连接，侧边柔性板上边和下边分别与折展板和密封板相连接；当从前端固定板的充气孔充气时，侧边柔性板与前端固定板连接处固定不变，靠近后端板的一端向两边偏转，从而带动折展板展开，且调整气量时可以改变折展板展开角度。

进一步，所述的密封箱体内两个侧边柔性板内侧设置两个拉伸弹簧；其中一个拉伸弹簧位于近后端板处，另一个拉伸弹簧位于侧边柔性板中部；所述的弹簧用于在放气时提供弹性恢复力。弹簧具体位置与刚度满足充气时两个侧边柔性板可以近似平直地向两边展开，且不会产生鼓包。

进一步，所述的固定框架包括一个方形框和三根轴，分别为两端的连接轴、以及下端伸出悬臂轴；所述的方形框内侧宽度和高度分别与前端固定板的宽度和高度一致；方形框的厚度与前端固定板的厚度较为接近，且位于密封箱体前端，与前端固定板连接。为了使减轻质量，所述的前端固定板由间隔一定距离的两块板组成；所述的固定框架用于连接密封箱体和鸟体，框架两端伸出连接轴，用于将尾翼连接到鸟体上，连接轴垂直方向的位置由翅脉所在的尾翼平面在鸟体的高度确定；固定框架下端伸出悬臂轴，用于控制尾翼俯仰角。