[发明专利]一种基于齿轮副放大机构的微型仿生扑翼飞行器

说明书

本发明涉及一种基于齿轮副放大机构的微型仿生扑翼飞行器，包括有机架、翅膀以及尾翼，所述机架与尾翼之间通过碳棒骨架相连接，且翅膀的数量设置有两个，并通过翼根连接于碳棒骨架的两侧。本发明涉及仿生飞行器的技术领域。该飞行器采用曲柄摇杆机构来将空心杯电机旋转运动转化为双层齿轮的往复转动，进一步传递为左翼小齿轮和右翼小齿轮更大幅角的往复转动，飞行器具有结构紧凑、体积小巧、质量轻、便于装配、可靠性高等特点。飞行器采用翼根和尾翼控制相结合的方式，兼顾了升力的高效利用和飞行器的小型化设计。

技术领域

本发明涉及仿生飞行器的技术领域，尤其是涉及一种基于齿轮副放大机构的微型仿生扑翼飞行器。

背景技术

自然界中，鸟类和昆虫主要是利用翅膀的拍动、弯曲与扭转来实现各种飞行模式。通过对动物活动的学习与模仿，人类制造出了各种扑翼飞行器。

目前，微型仿生扑翼飞行器由于具有质量轻、体积小、操作性好、隐身性强、成本低、便携带等特点，引起了国内外学者和研究机构的广泛关注。相比于固定翼和旋翼而言，扑翼飞行器的可微型化程度高，且其机动性更强。从空气动力学理论上而言，扑翼飞行器的推进效率较常规推进系统更高，最高可达85％。这种兼有固定翼飞行器速度快和旋翼飞行器可悬停飞行优点的新型扑翼飞行器，发展前景广阔。

在目前关于微型仿生扑翼飞行器的研究中，绝大多数的飞行器通过扑动机构如双曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构等方式来将电机的旋转运动转化为机翼的往复扑动，这些机构的设计相当复杂，难以装配，因此扑动机构的可靠性和传动效率无法保证。在姿态调控方面，目前主流的调控方案包括控制翅膀产生的升力大小和方向或者控制尾翼产生偏转力矩两种方式，前者调控方案实现较为困难，且调控过程会损失飞行器升力，后者则体积较大，难以实现小型化。

发明内容

根据现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于齿轮副放大机构的微型仿生扑翼飞行器，该飞行器采用曲柄摇杆机构来将空心杯电机旋转运动转化为双层齿轮的往复转动，进一步传递为左翼小齿轮和右翼小齿轮更大幅角的往复转动，飞行器具有结构紧凑、体积小巧、质量轻、便于装配、可靠性高等特点。飞行器采用翼根和尾翼控制相结合的方式，兼顾了升力的高效利用和飞行器的小型化设计。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于齿轮副放大机构的微型仿生扑翼飞行器，包括有机架、翅膀以及尾翼，所述机架与尾翼之间通过碳棒骨架相连接，且翅膀的数量设置有两个，并通过翼根连接于碳棒骨架的两侧；

还包括有扑动机构和调控机构以及电控部；

所述扑动机构由曲柄摇杆机构、齿轮副放大机构和驱动机构组成；

所述驱动机构安装于机架的前端并与曲柄摇杆机构相连；

所述曲柄摇杆机构安装于机架的中部并用于带动驱动齿轮副放大机构往复转动；

所述驱动齿轮副放大机构安装于机架的尾端并与翅膀相连；

所述调控机构由尾翼调控机构和翼根调控机构组成；

所述尾翼调控机构安装于尾翼后端并用于调节飞行器俯仰姿态；

所述翼根调控机构安装于尾翼前端并用于调节飞行器滚转姿态。

优选的，所述驱动机构包括有空心杯电机和减速齿轮组，所述空心杯电机内嵌于机架的电机座内；

所述减速齿轮组由电机齿轮、双联齿轮和低速级齿轮组成，所述电机齿轮与空心杯电机的输出端固定连接，所述双联齿轮与电机齿轮啮合，所述低速级齿轮位于双联齿轮的斜下方并与双联齿轮啮合。

优选的，所述曲柄摇杆机构包括有曲柄，所述曲柄的一端与低速级齿轮同轴相连，且曲柄的另一端连接有连杆；