[发明专利]一种多自由度仿蜻蜓扑翼飞行器及其控制方法

摘要

本发明公开了一种多自由度仿蜻蜓扑翼飞行器及其控制方法，仿蜻蜓扑翼飞行器包含机身、机头、第一至第四翅膀、机尾、头部舵机和尾部舵机；机身包含机身骨架、第一至第四传动模块、电池模块和飞控模块，其中，第一至第四传动模块、电池模块、飞控模块均固定在机身骨架上；第一至第四传动模块均包含扑动电机、伞齿、一级减速齿轮、二级减速齿轮、输出齿轮、曲轴、转台、转柄、两根舵机拉杆、十字转盘和调节舵机。工作时，通过控制四个翅膀产生的升力合力的大小和方向，使得仿蜻蜓扑翼飞行器悬浮翻转等。本发明飞行姿态控制稳定性和可靠性更高，且结构紧凑重量轻，制造和装配时间短。

主权项

1.一种多自由度仿蜻蜓扑翼飞行器，其特征在于，包含机身、机头、第一至第四翅膀、机尾、头部舵机和尾部舵机；所述机身包含机身骨架、第一至第四传动模块、电池模块和飞控模块，其中，所述第一至第四传动模块、电池模块、飞控模块均固定在所述机身骨架上；所述第一至第四传动模块均包含扑动电机、伞齿、一级减速齿轮、二级减速齿轮、输出齿轮、曲轴、转台、转柄、两根舵机拉杆、十字转盘和调节舵机；所述扑动电机固定在所述机身骨架上，其输出轴和所述伞齿的输入端固连；所述伞齿的输出端和所述一级减速齿轮的转轴固连；所述一级减速齿轮和所述二级减速齿轮啮合，所述二级减速齿轮和所述输出齿轮啮合；所述曲轴包含直线部和弯曲部，其直线部和所述输出齿轮的转轴固连；所述转台呈圆环状，套在所述曲轴的直线部上、轴线和所述曲轴的直线部重合，其内壁通过轴承和所述机身骨架固连，使得转台能够相对所述机身骨架自由转动；所述转台的外壁上朝外设有第一扑动转轴、第二扑动转轴，所述第一扑动转轴、第二扑动转轴的延长线均穿过所述转台的圆心且在同一条直线上；所述转柄呈U字型，其两条直线边的顶端分别和所述第一扑动转轴、第二扑动转轴转动连接，使得所述转柄能够相对于所述转台转动；所述转柄的两条直线边的内壁之间设有两条均和所述第一扑动转轴平行的挡片，该两条挡片将所述曲轴的弯曲部包含在内，使得所述转轴能够在所述曲轴弯曲部的带动下进行扑动；所述调节舵机固定在机身骨架上，其输出轴和所述十字转盘的转轴固定相连；所述两根舵机拉杆一端分别和所述十字转盘其中两个臂的顶点铰接、另一端分别和所述转台的外壁铰接；所述调节舵机用于调节所述转台的转动角度、进而调节转柄的扑动方向；所述第一至第四翅膀的根部分别和所述第一至第四传动模块中转柄的底边固定相连；所述第一翅膀、第一传动模块、第二翅膀、第二传动模块和第三翅膀、第三传动模块、第四翅膀、第四传动模块关于中线对称；第一翅膀、第一传动模块、第三翅膀、第三传动模块和第二翅膀、第二传动模块、第四翅膀、第四传动模块关于中线对称；所述头部舵机、尾部舵机均固定在所述机身骨架上，其输出轴分别通过头部牵引钢丝、尾部牵引钢丝和所述机头、机尾固定相连，分别用于调整机头、机尾的偏转方向；所述飞控模块分别和电池模块、第一至第四传动模块的扑动电机、第一至第四传动模块的调节舵机、头部舵机、尾部舵机电气相连，用于根据外部命令控制第一至第四传动模块的扑动电机、第一至第四传动模块的调节舵机、头部舵机、尾部舵机工作。