一种三自由度扑翼制造技术

本实用新型专利技术公开了一种三自由度扑翼，该扑翼由前段第一机翼杆、前段第二机翼杆、前段第三机翼杆和曲柄齿轮组成，通过机翼电机带动曲柄齿轮转动依次带动前段第一机翼杆、前段第二机翼杆、前段第三机翼杆转动，实现机翼的扑动运动。固定齿轮随着前段第二机翼杆上下摆动，将扭矩通过行星齿轮传递给从动锥齿轮，带动第三翼面支撑板绕中段第三机翼杆小幅度转动，实现机翼的扭转运动；前段机翼、中段机翼和末段机翼扑动角度不同，实现机翼的折叠运动。采用本实用新型专利技术扑翼的飞行器具有驱动原动件少、能实现扑动‑折叠‑扭转耦合的扑翼运动、飞行灵活和产生的有效升力大的特点。

A three degree of freedom flapping wing

The utility model discloses a three DOF flapping wing, the first wing flapping wing by anterior pole, second pole, third front wing front wing rod and crank gear, through the motor drives the crank gear rotation to sequentially drive rod, front second first front wing wing, third wing front rod rod to realize motion of wing flutter. The front wing with second fixed gear rod swing torque through the planetary gear transmission to the driven bevel gear, drive third wing support plate around the middle of the third wing rod small range of rotation, reverse movement of the wing; front wing, Wing Middle and terminal wing flutter from different angles, the folding wing movement. The utility model of flapping wing aircraft with an effective lift drive less, can achieve fold twist coupling flutter flapping flight, and have the characteristics of large flexible.

【技术实现步骤摘要】
一种三自由度扑翼
本技术属于仿生扑翼飞行器
尤其涉及一种三自由度扑翼。
技术介绍
扑翼飞行具有很好的机动性和灵活性。相比于固定翼飞行，运用仿生学原理，模仿鸟类飞行特性获取高升力，具有很高的飞行稳定性。多自由度扑翼运动相比单自由度扑翼运动能够更好地实现飞行生物的姿态，飞行灵活，并且在运动的过程中能够更好地控制飞行方式。目前，研究的扑翼飞行器大多为单自由度机构或者多驱动多自由度机构，单自由度机构的飞行模式简单，飞行灵活性和稳定性无法与飞行生物相比，而已有的多自由度扑翼飞行器结构复杂，驱动原动件多，控制系统复杂。专利(CN102211665A)采用单自由度扑翼运动，有前后两对扑翼，但向上和向下的扑动对称，产生的升力和阻力抵消，不能产生有效的升力。专利(CN201610408704.1)公开了一种多自由度仿鸟扑翼飞行器，其采用多自由度扑翼运动，虽然能实现多自由度运动，但驱动原动件多，质量大。
技术实现思路
本技术旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种驱动原动件少，能够实现扑动、折叠和扭转三个自由度运动，模仿了鸟类的飞行姿态，飞行灵活和有效升力大的扑动-折叠-扭转耦合运动的仿生扑翼飞行器。技术采用的技术方案是：一种三自由度扑翼，其特征在于：该扑翼包括前段机翼、中段机翼、末段机翼、以及包覆在三段机翼上的软质包覆层，所述前段机翼包括曲柄齿轮、三角连杆一、三角连杆二、前段第一机翼杆、前段第二机翼杆、前段第三机翼杆、第一翼面支撑板和第二翼面支撑板，所述三角连杆一和三角连杆二的一个顶点通过同一根销轴铰接在机翼固定架上，三角连杆一的另一个顶点设有铰接相连的第一连杆，第一连杆另一端通过第一销轴铰接在曲柄齿轮上的偏心处，三角连杆二的另一个顶点设有通过第二销轴铰接的第二连杆，第二连杆底部也铰接在第一销轴上，三角连杆一、三角连杆二以及第一连杆和第二连杆共同组成一个四边形结构，三角连杆一和三角连杆二的第三个顶点均在这个四边形结构外，三角连杆一的第三个顶点设有铰接相连的第一摆杆，第一摆杆另一端通过第三销轴与前段第一机翼杆左端铰接相连，第三销轴上还铰接有第二摆杆，第二摆杆另一端铰接在第二销轴上，三角连杆二的第三个顶点与前段第二机翼杆左端铰接相连，前段第三机翼杆左端也铰接在第二销轴上，前段第一机翼杆和前段第三机翼杆右端通过第四销轴铰接在一起，所述第一翼面支撑板安装在前段第二机翼杆左端，前段第三机翼杆从第一翼面支撑板底部矩形槽自由穿过，第二翼面支撑板安装在前段第二机翼杆右端，前段第一机翼杆和前段第三机翼杆均从第二翼面支撑板底部矩形槽自由穿过，所述曲柄齿轮通过机翼电机驱动；所述中段机翼包括固定齿轮、行星齿轮、主动锥齿轮、从动锥齿轮、中段第一机翼杆、中段第二机翼杆、中段第三机翼杆、末端连杆、第三翼面支撑板和第四翼面支撑板，所述固定齿轮通过固定轴固定在前段第二机翼杆右端，中段第一机翼杆左端铰接在固定轴上，所述行星齿轮、主动锥齿轮和从动锥齿轮通过L型转轴安装在中段第一机翼杆，且行星齿轮与固定齿轮啮合传动，所述主动锥齿轮与行星齿轮固定相连，所述从动锥齿轮安装在L型转轴另一端，从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合传动，从动锥齿轮端面偏心处通过翼面摆杆铰接在第三翼面支撑板中部，中段第二机翼杆左端铰接在前段第三机翼杆右端的第四销轴上，中段第三机翼杆左端铰接在行星齿轮上半部分的偏心处，中段第一机翼杆右端和中段第二机翼杆右端一起铰接在末端连杆底部，中段第三机翼杆右端铰接在末端连杆顶部，第三翼面支撑板的前端和第四翼面支撑板的前端分别固定安装中段第三机翼杆左端处和右端处，中段第一机翼杆和中段第二机翼杆依次从第三翼面支撑板和第四翼面支撑板底部矩形槽自由穿过；所述末段机翼包括末端第一连杆、末端第二连杆、第五翼面支撑板和第六翼面支撑板，所述第一连杆、末端第二连杆和末端连杆两端相连组成三角形结构，第五翼面支撑板和第六翼面支撑板分别固定在末端第一连杆的左端处和右端处。作为改进，六个翼面支撑板均为前大后小的流线型结构。作为改进，所述软质包覆层固定在六个翼面支撑板上，通过六个翼面支撑板的尺寸和形状调节整个扑翼形状。作为改进，所述软质包覆层是尼龙布、软质塑料、金属薄片、皮革、以及羽毛中任意一种或几种组合。作为改进，上述所有连杆和摆杆中的一个或者多个为长度可调节的杆。本技术与现有技术相比具有如下积极效果：本技术是一种既能扑动、折叠又能扭转的具有三个自由度的扑翼，该扑翼可成对的组合用作飞行器的扑翼，采用本技术扑翼的飞行器其具有驱动原动件少、能实现扑动-折叠-扭转耦合的扑翼运动、飞行灵活和产生的有效升力大的特点，相对于现有的单自由度扑翼飞行器，飞行灵活，能实现的飞行姿态更多。相比于现有的多驱动多自由度扑翼飞行器，具有原动件少，结构重量轻，飞行能力好的优点。适用于生化探测与环境监测、灾难搜救、低空侦察、通信中继与信号干扰等民用和国防领域。附图说明图1为一种仿生扑翼飞行器结构示意图。图2为仿生扑翼飞行器机身结构示意图。图3为仿生扑翼飞行器尾翼机构结构示意图。图4为本技术扑翼结构示意图。图5为本技术扑翼前视图。图6为本技术前段机翼结构示意图。图7为本技术中段机翼结构示意图。图8为本技术末段机翼结构示意图。1-机身，2-扑翼，3-尾翼机构，101-机翼固定架，102-前段圆形框架，103-中段圆形框架，104-后段圆形框架，105-竖直框架，106-机翼电机，201-前段机翼，202-中段机翼，203-末段机翼，204-曲柄齿轮，205-三角连杆一，206-三角连杆二，207-前段第一机翼杆，208-前段第二机翼杆，209-前段第三机翼杆，210-第一翼面支撑板，211-第二翼面支撑板，212-第一连杆，213-第二连杆，214-第一摆杆，215-第二摆杆，216-第一销轴，217-第二销轴，218-第三销轴，219-固定齿轮，220-行星齿轮，221-主动锥齿轮，222-从动锥齿轮，223-中段第一机翼杆，224-中段第二机翼杆，225-中段第三机翼杆，226-末端连杆，227-第三翼面支撑板，228-第四翼面支撑板，229-L型转轴，230-翼面摆杆，231-末端第一连杆，232-末端第二连杆，233-第五翼面支撑板，234-第六翼面支撑板，301-尾翼，302-尾翼控制盘，303-尾翼安装架，304-控制杆，305-舵机，306-尾翼安装杆，307-摆动杆。具体实施方式下面结合附图对本技术进行举例说明如图1所示，一种基于扑动-折叠-扭转耦合三自由度运动的仿生扑翼飞行器，该扑翼飞行器由机身1、尾翼机构3以及位于机身1两侧的扑翼2组成，所述机身1包括机身外框架和固定安装在机身外框架中部的机翼固定架101；如图2所示，整个机身外框架为仿鸟类外形，机身外框架由前段圆形框架102、中段圆形框架103和后段圆形框架104依次通过竖直框架105相连组成。如图4、图5和图6所示，所述扑翼2包括前段机翼201、中段机翼202、末段机翼203、以及包覆在三段机翼上的软质包覆层，所述前段机翼201包括曲柄齿轮204、三角连杆一205、三角连杆二206、前段第一机翼杆207、前段第二机翼杆208、前段第三机翼杆209、第一翼面支撑板210和第二翼面支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三自由度扑翼，其特征在于：该扑翼包括前段机翼、中段机翼、末段机翼、以及包覆在三段机翼上的软质包覆层，所述前段机翼包括曲柄齿轮、三角连杆一、三角连杆二、前段第一机翼杆、前段第二机翼杆、前段第三机翼杆、第一翼面支撑板和第二翼面支撑板，所述三角连杆一和三角连杆二的一个顶点通过同一根销轴铰接在机翼固定架上，三角连杆一的另一个顶点设有铰接相连的第一连杆，第一连杆另一端通过第一销轴铰接在曲柄齿轮上的偏心处，三角连杆二的另一个顶点设有通过第二销轴铰接的第二连杆，第二连杆底部也铰接在第一销轴上，三角连杆一、三角连杆二以及第一连杆和第二连杆共同组成一个四边形结构，三角连杆一和三角连杆二的第三个顶点均在这个四边形结构外，三角连杆一的第三个顶点设有铰接相连的第一摆杆，第一摆杆另一端通过第三销轴与前段第一机翼杆左端铰接相连，第三销轴上还铰接有第二摆杆，第二摆杆另一端铰接在第二销轴上，三角连杆二的第三个顶点与前段第二机翼杆左端铰接相连，前段第三机翼杆左端也铰接在第二销轴上，前段第一机翼杆和前段第三机翼杆右端通过第四销轴铰接在一起，所述第一翼面支撑板安装在前段第二机翼杆左端，前段第三机翼杆从第一翼面支撑板底部矩形槽自由穿过，第二翼面支撑板安装在前段第二机翼杆右端，前段第一机翼杆和前段第三机翼杆均从第二翼面支撑板底部矩形槽自由穿过，所述曲柄齿轮通过机翼电机驱动；所述中段机翼包括固定齿轮、行星齿轮、主动锥齿轮、从动锥齿轮、中段第一机翼杆、中段第二机翼杆、中段第三机翼杆、末端连杆、第三翼面支撑板和第四翼面支撑板，所述固定齿轮通过固定轴固定在前段第二机翼杆右端，中段第一机翼杆左端铰接在固定轴上，所述行星齿轮、主动锥齿轮和从动锥齿轮通过L型转轴安装在中段第一机翼杆，且行星齿轮与固定齿轮啮合传动，所述主动锥齿轮与行星齿轮固定相连，所述从动锥齿轮安装在L型转轴另一端，从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合传动，从动锥齿轮端面偏心处通过翼面摆杆铰接在第三翼面支撑板中部，中段第二机翼杆左端铰接在前段第三机翼杆右端的第四销轴上，中段第三机翼杆左端铰接在行星齿轮上半部分的偏心处，中段第一机翼杆右端和中段第二机翼杆右端一起铰接在末端连杆底部，中段第三机翼杆右端铰接在末端连杆顶部，第三翼面支撑板的前端和第四翼面支撑板的前端分别固定安装中段第三机翼杆左端处和右端处，中段第一机翼杆和中段第二机翼杆依次从第三翼面支撑板和第四翼面支撑板底部矩形槽自由穿过；所述末段机翼包括末端第一连杆、末端第二连杆、第五翼面支撑板和第六翼面支撑板，所述第一连杆、末端第二连杆和末端连杆两端相连组成三角形结构，第五翼面支撑板和第六翼面支撑板分别固定在末端第一连杆的左端处和右端处。...

【技术特征摘要】
1.一种三自由度扑翼，其特征在于：该扑翼包括前段机翼、中段机翼、末段机翼、以及包覆在三段机翼上的软质包覆层，所述前段机翼包括曲柄齿轮、三角连杆一、三角连杆二、前段第一机翼杆、前段第二机翼杆、前段第三机翼杆、第一翼面支撑板和第二翼面支撑板，所述三角连杆一和三角连杆二的一个顶点通过同一根销轴铰接在机翼固定架上，三角连杆一的另一个顶点设有铰接相连的第一连杆，第一连杆另一端通过第一销轴铰接在曲柄齿轮上的偏心处，三角连杆二的另一个顶点设有通过第二销轴铰接的第二连杆，第二连杆底部也铰接在第一销轴上，三角连杆一、三角连杆二以及第一连杆和第二连杆共同组成一个四边形结构，三角连杆一和三角连杆二的第三个顶点均在这个四边形结构外，三角连杆一的第三个顶点设有铰接相连的第一摆杆，第一摆杆另一端通过第三销轴与前段第一机翼杆左端铰接相连，第三销轴上还铰接有第二摆杆，第二摆杆另一端铰接在第二销轴上，三角连杆二的第三个顶点与前段第二机翼杆左端铰接相连，前段第三机翼杆左端也铰接在第二销轴上，前段第一机翼杆和前段第三机翼杆右端通过第四销轴铰接在一起，所述第一翼面支撑板安装在前段第二机翼杆左端，前段第三机翼杆从第一翼面支撑板底部矩形槽自由穿过，第二翼面支撑板安装在前段第二机翼杆右端，前段第一机翼杆和前段第三机翼杆均从第二翼面支撑板底部矩形槽自由穿过，所述曲柄齿轮通过机翼电机驱动；所述中段机翼包括固定齿轮、行星齿轮、主动锥齿轮、从动锥齿轮、中段第一机翼杆、中段第二机翼杆、中段第三机翼杆、末端连杆、第三翼面支撑板和第四翼面支撑板，所述固定齿轮通过固定轴固定在前段...

【专利技术属性】
技术研发人员：华兆敏，侯宇，屠凯，杨书建，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42