[发明专利]一种多自由度仿鸟扑翼飞行器

摘要

一种多自由度仿鸟扑翼飞行器。其包括驱动机构、两个扭转机构、尾翼机构、两个柔性接头结构、机架；本发明结构简单紧凑,可实现完全对称的扑翼运动。采用橡胶柔性开槽机构可使扑翼飞行器更像鸟一样飞行,扑翼弯曲折叠使扑翼上扑时受力面积减小阻力更小,下扑时翼展面积最大,同时，外翼在飞行方向也可能够通过空气阻力进行被动弯曲，从而产生更大的升力和推力。采用舵机控制内扑翼杆来改变扑翼的仰角，在空气动力学上，符合上扑阻力小于下扑升力的效果，提高气动效率。利用两台舵机控制尾翼的偏转，使扑翼飞行器飞行姿态更利于操作和控制。该多自由度仿鸟扑翼式微型仿生扑翼机飞行器可在模型、航拍监控、情报搜集、灾难搜救、机场驱鸟等领域使用。

主权项

一种多自由度仿鸟扑翼飞行器，其特征在于：所述的多自由度仿鸟扑翼飞行器包括驱动机构(1)、两个扭转机构(2)、尾翼机构(3)、两个柔性接头结构(4)、机架(5)；其中机架(5)包括机身杆(501)、半圆前机架(502)、主机架(503)、电机固定机架(504)、顶孔固定杆(505)、左右孔固定杆(506)、两根齿轮固定杆(507)、下孔固定杆(508)；机身杆(501)沿前后方向设置；半圆机架(502)上形成有顶孔、左孔和右孔；主机架(503)与电机固定机架(504)上均形成有顶孔、左孔、右孔、中孔、两个下部孔和下孔；机身杆(501)的中部依次贯穿设置在半圆前机架(502)、主机架(503)和电机固定机架(504)的中孔内，并且半圆前机架(502)、主机架(503)和电机固定机架(504)平行设置；顶孔固定杆(505)、左右孔固定杆(506)分别贯穿设置在半圆前机架(502)、主机架(503)和电机固定机架(504)的顶孔及左右孔中；两根齿轮固定杆(507)贯穿设置在主机架(503)和电机固定机架(504)的两个下部孔中；下孔固定杆(508)贯穿设置在主机架(503)和电机固定机架(504)的下孔中；所述的驱动机构(1)包括无刷电机(102)、齿轮减速机构、两个曲柄(106)、两根连杆(107)；其中无刷电机(102)的后端固定在电机固定机架(504)上，输出轴向前穿过主机架(503)上部左侧部位；齿轮减速机构由电机齿轮(101)、第一级双联齿轮(103)、第二级双联齿轮(104)、右侧齿轮(105)、左侧齿轮(108)组成；电机齿轮(101)套装在无刷电机(102)的输出轴上；第一级双联齿轮(103)由两个同轴设置的大齿轮和小齿轮组成，大齿轮在前，小齿轮在后，电机齿轮(101)与第一级双联齿轮(103)中的大齿轮相啮合；第二级双联齿轮(104)设置在第一级双联齿轮(103)的右侧，由两个同轴设置的大齿轮和小齿轮组成，大齿轮在后，小齿轮在前；第一级双联齿轮(103)中的小齿轮与第二级双联齿轮(104)中的大齿轮相啮合，第二级双联齿轮(104)中的小齿轮与右侧齿轮(105)相啮合，右侧齿轮(105)与左侧齿轮(108)相啮合，并且左侧齿轮(108)和右侧齿轮(105)的中心孔分别固定在两根齿轮固定杆(507)的前端；每个曲柄(106)的一端固定在左侧齿轮(108)与右侧齿轮(105)的前端中心处，另一端与一根连杆(107)的一端相铰接，两个曲柄(106)一起随左侧齿轮(108)与右侧齿轮(105)进行圆周运动；左侧齿轮(108)及其上的曲柄(106)、连杆(107)与右侧齿轮(105)及其上的曲柄(106)、连杆(107)相对于机身杆(501)左右对称；两个扭转机构(2)对称设置在机身杆(501)的左右两侧，用于改变扑翼的攻角，每个扭转机构(2)包括扑动杆(201)、两个扭转轴承(202)、舵机固定机架(203)、舵机(204)、舵机臂(205)、内扑翼杆(206)、内扑翼板(207)、扭转接头(208)、扭转连杆(209)、中扑翼板(210)；扑动杆(201)沿左右方向设置，为长方体形空心结构，内侧一端与连杆(107)的另一端相铰接；两个扭转轴承(202)分别安装在扑动杆(201)的两端位置；内扑翼杆(206)包括直杆(206a)和斜杆(206b)，其中直杆(206a)的一端与扑动杆(201)的外端通过扭转轴承(202)配合安装，斜杆(206b)的一端固定在直杆(206a)的中部，后部向斜后方延伸，内扑翼杆(206)绕扭转轴承(202)的旋转角度即为攻角变化范围；内扑翼板(207)沿前后方向垂直设置，中部同时贯穿直杆(206a)和斜杆(206b)；中扑翼板(210)以与内扑翼板(207)平行的方式设置在内扑翼板(207)的外侧，中部贯穿直杆(206a)，后部贯穿斜杆(206b)；舵机固定机架(203)的前端焊接在扑动杆(201)的外端边缘部位；舵机(204)利用螺栓固定在舵机固定机架(203)的左侧面上；舵机臂(205)的一端套装在舵机(204)的输出轴上，另一端与扭转连杆(209)的一端相铰接，扭转连杆(209)的另一端与扭转接头(208)相固定，扭转接头固定在内扑翼杆(206)左侧部位；所述的尾翼机构(3)包括尾翼板(301)、机尾板(302)、机身中板(303)、尾翼前舵机板(304)、尾翼前舵机(305)、尾翼前轴承(306)、尾翼连杆(307)、尾翼后轴承(308)、尾翼后舵机板(309)、尾翼后舵机(310)；其中机尾板(302)与机身中板(303)上形成有中心孔，机身杆(501)的后部依次从机身中板(303)与机尾板(302)的中心孔中穿过，由此将机身中板(303)、机尾板(302)固定在机身杆(501)上，并且机尾板(302)与机身中板(303)平行设置；尾翼前舵机板(304)固定在机身中板(303)的前端面上；尾翼后舵机板(309)固定在机尾板(302)的后端面上；尾翼前舵机(305)连接在尾翼前舵机板(304)上；尾翼后舵机(310)连接在尾翼后舵机板(309)上；尾翼连杆(307)的一端通过尾翼前轴承(306)与尾翼前舵机(305)的舵机臂相连，另一端通过尾翼后轴承(308)与尾翼后舵机板(309)相连；尾翼板(301)的前端与尾翼后舵机(310)的舵机臂相接；两个柔性接头结构(4)对称设置，每个柔性接头结构(4)包括柔性橡胶条(401)、外扑翼杆(402)和外扑翼板(403)；其中柔性橡胶条(401)的两端分别连接在内扑翼杆(206)上直杆(206a)的外端和外扑翼杆(402)的一端；外扑翼板(403)沿前后方向垂直设置，中部贯穿外扑翼杆(402)。