[发明专利]自平衡双环轮控制四旋转可折叠翼飞行器

说明书

本发明公开了一种自平衡双环轮控制四旋转可折叠翼飞行器，包括：机身框架，对称设置在机身框架前后两侧用于产生推力的两个可旋转可折叠翼，设置在机身框架左右两侧用于产生升力的两个可旋转可折叠翼；所述可旋转可折叠翼通过旋转轴与旋转驱动模块相连；所述旋转轴上设有一套锥齿轮机构和两套双环轮传动机构，所述锥齿轮机构用于将旋转轴的转动传动给双环轮传动机构，使双环轮传动机构能够伴随旋转轴的转动而运动；所述可旋转可折叠翼上设有两排可折叠和展开的合页，两排合页关于旋转轴对称；所述合页与双环轮传动机构相连，所述双环轮传动机构用于带动合页的折叠和展开。本发明可提高气动效率。

技术领域

本发明属于可动翼飞行器和飞行机器人领域，特别是一种自平衡双环轮控制四旋转可折叠翼飞行器。

背景技术

飞行器飞行方式有固定翼、旋翼和扑翼三种飞行类型，其中扑翼飞行是自然界飞行生物采用的飞行方式，主要利用双翅的上下扑动同时产生升力和推力，其主要特点是将举升、悬停和推进功能基于一体，同时具有很强的机动性和灵活性，更适合于执行绕过障碍物等的飞行。对于小尺寸和低速飞行状态的飞行器，属于低雷诺数下飞行，扑翼产生的非定常升力比固定翼的定常升力大得多；从推力方面来看，扑翼推进效率比螺旋桨推进效率高。

目前扑翼飞行器研究主要集中在模拟大自然中飞行生物的飞行姿态设计各种带翼机构。扑翼驱动机构划可以分为多自由度扑翼驱动机构与单自由度扑翼驱动机构，前者能实现复杂的运动形式，但机构相对庞大复杂，后者驱动机构只需要实现拍打运动，通过固定机翼的后缘形成一个随机翼拍打而变化的迎角来实现扭转运动。

但这些扑翼机构的共同问题是总体气动效率偏低，甚至低于同尺度的固定翼微型飞行器。扑翼飞行器总体效率低下的主要原因是目前研究中大多是简单的仿造鸟类或昆虫翅膀的外形和扑动运动，却很难实现飞行生物扑翼上下扑动过程中利用翼翅自身姿态和结构的改变减小空气阻力并产生非定常气动力，由此产生的气动效率较低问题严重制约了扑翼式飞行器的普及应用。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种自平衡双环轮控制四旋转可折叠翼飞行器。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种自平衡双环轮控制四旋转可折叠翼飞行器，包括：

机身框架，还包括对称设置在机身框架前后两侧用于产生推力的两个可旋转可折叠翼，设置在机身框架左右两侧用于产生升力的两个可旋转可折叠翼；

所述可旋转可折叠翼通过旋转轴与旋转驱动模块相连；

所述旋转轴上设有一套锥齿轮机构和两套双环轮传动机构，所述锥齿轮机构用于将旋转轴的转动传动给双环轮传动机构，使双环轮传动机构能够伴随旋转轴的转动而运动；

所述可旋转可折叠翼上设有两排可折叠和展开的合页，两排合页关于旋转轴对称；所述合页与双环轮传动机构相连，所述双环轮传动机构用于带动合页的折叠和展开。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)通过电动机同步控制四个旋转可折叠翼的连续转动，前后与左右的旋转可折叠翼运动同步、动作一致性好、且控制系统较简单，通过电机独立控制旋转可折叠翼的连续转动，从而实现垂直起降、空中悬停、前进、后退和转弯等功能，因此该类型飞行器的机动性较好。

(2)通过齿轮机构和双环轮传动机构控制连续旋转的合页相对于中心旋转轴还可转动，使合页在工作状态时以最大面积迎风运动获得最大气动力，而在待机状态时气流直接从框架处流出从而阻力大大降低，达到提高气动效率的目的，其气动效率远高于现有旋翼和扑翼飞行器。

(3)结构简单，加工工艺性好，生产成本低，可广泛应用于低雷诺数飞行的各类小型飞行器和无人机中。

附图说明

图1是飞行器的整体结构示意图。