[发明专利]一种四翼扑翼微型水面飞行器及飞行方法

说明书

本发明公开了一种四翼扑翼微型水面飞行器及飞行方法，该飞行器包括：浮力壳体以及周向均匀分布在所述浮力壳体上的四个扑翼机构，所述浮力壳体通过所述扑翼机构驱动而具有在空中自主飞行的第一状态、具有在水面自主航行的第二状态；以及具有在水面乘风航行的第三状态。本发明中沿竖直方向设置的翼片本体通过驱动组件驱动能够绕枢轴转动，一方面通过翼片本体的摆动产生驱动力，能够实现在空中自主飞行或者在水面自主航行，另一方面，通过控制翼片本体的迎风角度，通过风力驱动能够实现在水面乘风航行，结构简单，既能够实现空中飞行又能够实现水面航行，还能实现乘风滑行，该飞行器在具有风浪的海洋环境下能够实现较大的运动空间范围。

技术领域

本发明涉及微型水面扑翼飞行器技术领域，更具体地说，是涉及一种四翼扑翼微型水面飞行器及飞行方法。

背景技术

无人机等无人飞行器如今被广泛用于海洋探索中。然而，尽管它们在一些简单的任务中表现良好，但其只能飞行的单一运动的特性限制了它们的部署。例如，海洋无人机具有宽阔的视野、灵敏的机动性和高效的信息收集能力，但由于海洋无人机的航程有限，使得它们只能在海岸附近部署，无法执行远海探测任务。据此，研究人员提出研制具有空中飞行及水面航行混合运动模式的机器人。现有对此类机器人的研究是基于活塞式固定翼飞行器的改型。它们的特征为：

将机头的螺旋桨作为空中飞行或水中航行的推进器；

将垂尾及副翼作为空中飞行或水中航行时的航向控制器；

依靠从水中向上冲刺腾空实现从航行到飞行的转换。

这样的设计具有以下缺陷：

采用用固定翼飞行模式，使得飞行器不能在空中悬停；

采用用浆-舵的水中航行模式，当航速较低时舵效降低，难以控制航向；

在水中航行时所有电机均处于水线以下，电机容易受海水侵蚀损坏；

缺乏抗风浪设计，当海面有一定程度的风与浪时难以控制航向。

因此，现有技术的活塞式固定翼飞行器并非最优的技术方案，目前，扑翼飞行能够扩大机器人的运动空间范围,提高机器人的机动性和灵活性,成为微型水面运动机器人发展的必然趋势。

但是，现有技术的扑翼飞行器由于飞行的单一运动的特性，难以在具有风浪的水面调整方向以及不能借助于风力在水面航行以此实现较大的运动空间范围。

因此，现有技术有待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种四翼扑翼微型水面飞行器及飞行方法，旨在解决现有技术中扑翼飞行器由于飞行的单一运动的特性，难以在具有风浪的水面调整方向以及不能借助于风力在水面航行的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一方面，本发明提供一种四翼扑翼微型水面飞行器，包括：浮力壳体以及周向均匀分布在所述浮力壳体上的四个扑翼机构，所述浮力壳体通过所述扑翼机构驱动而具有在空中自主飞行的第一状态、具有在水面自主航行的第二状态；以及具有在水面乘风航行的第三状态，其中，所述扑翼机构包括：

驱动组件，所述驱动组件设置于所述浮力壳体上；

枢轴，所述枢轴固定于所述浮力壳体上；

翼片组件，包括沿竖直方向设置的翼片本体以及与所述翼片本体连接的翼轴，所述翼轴远离所述翼片本体一端与所述驱动组件连接，所述翼轴中部可转动连接于所述枢轴，所述翼片本体通过所述驱动组件驱动而沿所述枢轴进行转动。