[发明专利]一种四翼扑翼飞行器用扑翼装置

说明书

本发明公开了一种四翼扑翼飞行器用扑翼装置，属于扑翼飞行器技术领域。包括前双翼驱动机构，后双翼驱动机构和驱动机构连接架；前双翼驱动机构和后双翼驱动机构结构相同：包括动能驱动结构和一对结构相同的侧翼驱动机构；动能驱动结构包括双翼主动能压电驱动器和双翼辅动能压电驱动器；双翼主动能压电驱动器及双翼辅动能压电驱动器的下端与驱动机构连接架固定连接；一对结构相同的侧翼驱动机构包括侧翼扑动机构和侧翼摇臂；侧翼扑动机构包括主动能驱动连接臂和辅动能驱动连接臂；侧翼摇臂整体包括扑动翼连接部和扑动翼驱动部，前双翼驱动机构和后双翼驱动机构分别设置在驱动机构连接架的前后。它具有重量轻，结构紧凑、起飞俯仰动作可控等特点。

技术领域

本发明涉及扑翼飞行器技术领域。

背景技术

蜻蜓翅膀的振动频率为30-40Hz，可实现稳定悬停、快速转弯、持续前飞等多种飞行模式，而且翅膀能够实现挥舞，扭转，前扫等动作，可随意切换飞行姿态，这是微型扑翼飞行器设计和开发的最佳借鉴模板，然而目前蜻蜓尺度的微型扑翼飞行器难以将蜻蜓的飞行能力再现出来。

仿蜻蜓微型扑翼飞行器是基于蜻蜓串列翼运动方式飞行的飞行器。与仿鸟类飞行器不同，大尺度下的电机驱动方式在蜻蜓尺度下非常受限，原因是受表面力影响，在小尺度下电机的驱动力和效率会显著下降，传统的机械结构中的轴和齿轮无法保证高传动效率，且加工难度极大。

智能材料是指能够感知环境变化, 并通过自我判断和结论而实现指令和执行的新材料，具有高功率密度、自感知、自驱动、大变形等特点。压电智能复合结构能够实现驱动、传感、能量收集等功能，因此，其在微型扑翼飞行器的应用非常有前景。

国内的昆虫尺度的微型扑翼飞行器的研究已有一定的成果。公开号为CN106081104A、申请号为201610574891.0的中国专利提供了一种昆虫尺度的压电驱动扑翼微飞行器。公开号为CN107284659A，申请号为201610200303.7的中国专利提供了一种基于压电结构改变微微型扑翼飞行器翅翼最大振幅的方法。公开号为CN105366050A，申请号为201510824649.X的中国专利提供了一种压电式仿蜻蜓微型扑翼飞行器。但是目前的仿昆虫微型扑翼飞行器，如前述公开号为CN106081104A专利的飞行器，重量在亚毫克量级，虽然能实现一对翅膀的拍打运动，但是飞行姿态不易调整。如前公开号为CN107284659A将压电结构与翅翼直接相连改变翅翼最大振幅，但是压电材料的变形很小，这种直接相连的布局难以获得较大变形。如前公开号为CN105366050A提出的压电驱动的仿蜻蜓设计也是压电复合结构直接连接机翼，难以获得大的扑动幅度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种四翼扑翼飞行器用扑翼装置，它具有重量轻，结构紧凑，起飞俯仰动作可控等特点。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种四翼扑翼飞行器用扑翼装置，包括前双翼驱动机构，后双翼驱动机构和驱动机构连接架；

前双翼驱动机构和后双翼驱动机构结构相同：其包括动能驱动结构和一对结构相同的侧翼驱动机构；

动能驱动结构包括双翼主动能压电驱动器和双翼辅动能压电驱动器；

双翼主动能压电驱动器的下端与驱动机构连接架固定连接，以使双翼主动能压电驱动器横向设置在驱动机构连接架上；

双翼辅动能压电驱动器的下端与驱动机构连接架固定连接 ，以使双翼辅动能压电驱动器横向设置在驱动机构连接架上；

一对结构相同的侧翼驱动机构包括侧翼扑动机构和侧翼摇臂；