[发明专利]一种可实现空间八字形扑翼运动的全转动副单自由度机构

说明书

本发明公开了一种可实现空间八字形扑翼运动的全转动副单自由度机构，包括六个连杆，第一连杆的第一端通过转动副与驱动机构的输出轴连接、第二端通过转动副与第二连杆的第一端连接，第二连杆的第二端通过转动副与第三连杆的第一端连接，第三连杆的第二端通过转动副与第四连杆的第一端连接，第四连杆的第二端通过转动副与第六连杆的第一端连接，第六连杆的第二端通过转动副与机架连接；第五连杆的第一端与第四连杆的第一端连接、第二端为自由端，在第一连杆的驱动下，使得第五连杆的自由端产生空间八字形扑翼轨迹。本发明机构中运动副类型均为转动副，有利于机构的运动学分析，且在实现空间八字形扑翼轨迹的同时，还能减轻机构重量、降低装配难度。

技术领域

本发明涉及仿生扑翼装置，特别涉及一种可实现空间八字形扑翼运动的全转动副单自由度机构，为仿生扑翼装置提供一个新型的扑翼运动执行机构。

背景技术

仿生扑翼飞行器设计是仿生设计中另一个热点话题。扑翼机构作为扑翼飞行器关键的驱动部件，其往往是通过模仿鸟类和昆虫翅膀的扑动过程而设计的。其中，空间“8”字型的扑动运动具有更优的提升效果，因此，蜜蜂或者蜂鸟的飞行敏捷性在自然界中是无与伦比的。然而，实现空间“8”字型的扑动轨迹的扑翼机构往往具有较多运动关节，其加工成本高、装配工作量大。公开号为CN108639337A的中国发明专利申请公开了一种可实现空间运动轨迹的单自由度扑翼机构，但该机构中包含需要产生较大转动的球关节，其加工装配比较复杂。此外，球关节也会增加机构整体重量。

具有空间八字形扑翼运动输出的机构还不多，特别运动副类型均是转动副的机构是少之又少，因此要提出新型的可实现空间八字形扑翼轨迹的全转动副单自由度机构。

发明内容

本发明的目的在于为仿生扑翼装置提供一个新型、结构简单的实现空间八字形扑翼运动轨迹的执行机构。

本发明所采用的技术方案是：一种可实现空间八字形扑翼运动的全转动副单自由度机构，包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆和第六连杆，每个连杆均包括相对的第一端和第二端；

所述第一连杆为曲柄，所述第一连杆的第一端通过第一转动副与安装在机架上的驱动机构的输出轴连接，所述第一连杆的第二端通过第二转动副与所述第二连杆的第一端连接，所述第二连杆的第二端通过第三转动副与所述第三连杆的第一端连接，所述第三连杆的第二端通过第四转动副与所述第四连杆的第一端连接，所述第四连杆的第二端通过第五转动副与所述第六连杆的第一端连接，所述第六连杆的第二端通过第六转动副与机架连接；所述第五连杆为输出构件，所述第五连杆的第一端与所述第四连杆的第一端连接、所述第五连杆的第二端为自由端；

其中，所述第一转动副的回转轴线、所述第二转动副的回转轴线与所述第六转动副的回转轴线平行布置，所述第三转动副的回转轴线、第四转动副的回转轴线与所述第五转动副的回转轴线平行布置，并且，所述第二转动副的回转轴线与所述第三转动副的回转轴线垂直布置，在所述第一连杆的驱动下，使得所述第五连杆的自由端产生空间八字形扑翼轨迹。

进一步地，所述第一转动副的中心点、第二转动副的中心点和第五转动副的中心点共面，并且，所述第二转动副的中心点、第三转动副的中心点、第四转动副的中心点和第五转动副的中心点共面。

进一步地，所述第五连杆沿所述第四连杆第一端的延伸方向布置。

本发明的有益效果是：本发明与同类可实现空间八字形运动轨迹的机构相比，本机构中运动副类型均为转动副，有利于机构的运动学分析，且在实现空间八字形扑翼轨迹的同时，还可以减轻机构重量、降低装配难度。

附图说明

图1：本发明机构的整体结构示意图；

图2：平面OAD上运动副布置示意图；

图3：平面ABCD上运动副布置示意图；

图4：本发明机构的运动过程示意图；