[发明专利]基于滑轨机构的仿蜜蜂翅膀翼面角度可变的扑翼装置

说明书

本发明公开了一种基于滑轨机构的仿蜜蜂翅膀翼面角度可变的扑翼装置，包括蜜蜂壳体、机架、传动机构、往复摆动机构和扑翼机构；传动机构包括U型转轴、偏置圆齿轮和第二齿轮，通过齿轮啮合实现传动；往复摆动机构通过固定滑轨、第一连杆、偏置圆凸轮、转动外滑轨和转动内滑轨的组合，可以实现扑翼机构的“8”字形摆动；扑翼机构包括第一级鱼眼轴承基座、第二级球形鱼眼轴承基座、第二连杆、翅膀支架、翅膀和衬套；翅膀支架的“8”字形往复摆动带动翅膀相对衬套做旋转运动。本发明高速运转时稳定性好，能够在单一输入的前提下实现翼尖复杂的“8”字形运动，气动性能和机动性能好。

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种基于滑轨机构的仿蜜蜂翅膀翼面角度可变的扑翼装置。

背景技术

昆虫和鸟类的翅膀经过千万年的进化，拥有高度轻巧的结构和灵活多变的飞行机制，是人造飞行器设计的重要灵感来源。扑翼飞行装置通过模拟昆虫以及鸟类翅膀的扇动来提供飞行所需要的升力及前进动力，与常见的固定翼和旋翼飞行相比，扑翼飞行具有效率高、质量轻、机动性强、耗能低等显著优点。蜜蜂作为一种典型的扑翼飞行昆虫，具有姿态稳定、变形灵活等较为突出的飞行性能。此外，蜜蜂是经济型社会群居昆虫，分布广泛，数量庞大，易于捕捉和观察，研究成本低，研究效率较高。借鉴蜜蜂翅膀的结构设计扑翼飞行器，对于实现微型扑翼飞行器的轻量化、稳定性和灵活性具有重要意义。

实际生物的扑翼飞行过程是一个较为复杂的非定常机制，其气动性能的增强主要是由于三种不同的相互作用机制：延迟失速，旋转循环和尾迹捕获。其中旋转循环和尾迹捕获机制主要是依靠在飞行中翼尖的固定轨迹及翼面的角度变化所产生的，而现有扑翼装置的翅膀在飞行中仅可实现较为基础的扑动动作，在翼尖的轨迹及翼面旋转等姿态变化方面发展尚不成熟，和实际生物的扑翼飞行姿态还具有不小差距。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种基于滑轨机构的仿蜜蜂翅膀翼面角度可变的扑翼装置，高速运转时稳定性好，能够在单一输入的前提下实现翼尖复杂的“8”字形运动，气动性能和机动性能好。

根据本发明实施例的基于滑轨机构的仿蜜蜂翅膀翼面角度可变的扑翼装置，包括：

蜜蜂壳体；

机架，所述机架设置在所述蜜蜂壳体的胸部内；

传动机构，所述传动机构安装在所述机架上，包括第一传动组件，所述第一传动组件包括U型转轴、偏置圆齿轮和第二齿轮；其中，所述U型转轴具有转轴和U型叉，所述U型叉的封闭端与所述转轴固定且所述U型叉在所述转轴的径向方向上延伸；所述偏置圆齿轮具有第一齿轮和位于所述第一齿轮侧面上的第一偏置圆；所述转轴中心、所述第一齿轮的轮轴中心和所述第二齿轮的轮轴中心在竖直投影面上位于第一直线上且高度依次降低；所述第一偏置圆设置在所述U型叉内且与所述U型叉的相对两内侧壁相切；所述第二齿轮驱动所述第一齿轮转动；

往复摆动机构，所述往复摆动机构有两个，两个所述往复摆动机构呈左右对称地设置在所述机架上且分布在所述传动机构的左右两侧；每个所述往复摆动机构包括固定滑轨、第一连杆、偏置圆凸轮、转动外滑轨和转动内滑轨；其中，所述固定滑轨固定在所述机架上且与所述第一直线平行；所述第一连杆设置在所述固定滑轨上且可沿所述固定滑轨的直线延伸方向做直线滑动，所述第一连杆的上端和下端分别设有与所述第一直线方向垂直的上矩形滑槽和下矩形滑槽；所述偏置圆凸轮具有安装部和设置在所述安装部侧面的第二偏置圆，所述安装部套固在所述第二齿轮的轮轴上以与所述第二齿轮的轮轴同步转动，所述第二偏置圆设置在所述下矩形滑槽中且与所述下矩形滑槽的相对两内侧壁相切；所述转动外滑轨的下端一侧面上具有圆凸台，所述圆凸台设置在所述上矩形滑槽中且与所述上矩形滑槽的相对两内侧壁相切；所述转动内滑轨设置在所述转动外滑轨上且可沿所述转动外滑轨的直线延伸方向做直线滑动，所述转动内滑轨与所述转轴的端部对应固定；