柔性翼仿生扑翼飞行器制造技术

本实用新型专利技术属于飞行器领域，尤其为柔性翼仿生扑翼飞行器；包括支架部、驱动部、骨架部和飞翼部；所述驱动部设置在所述支架部内部，所述驱动部内设有驱动器；两个所述骨架部与所述驱动部相铰接并在所述驱动部的驱动下做往复扑翼动作，两个所述骨架部对称设置；两个所述飞翼部分别固定在两个所述骨架部外侧；所述飞翼部包括相互连接的第一飞翼、第二飞翼和第三飞翼，所述骨架部包括设置在第一飞翼中的第一段翼上杆和第一段翼下杆、设置在所述第二飞翼中的第二段翼杆和设置在所述第三飞翼中的第三段翼杆；所述第一段翼上杆和第一段翼下杆平行设置并分别与所述驱动部相连。

【技术实现步骤摘要】
柔性翼仿生扑翼飞行器
本技术属于飞行器领域，尤其是一种柔性翼仿生扑翼飞行器。
技术介绍
随着科学的发展，人们的生活水平越来越高，各种飞行器、无人机的发展也越来越普遍。扑翼飞行器是依靠柔性扑翼同时产生升力和推力的飞行器，具有极强的仿生性，因此在军事和民用方面都有广阔的应用前景。国内外目前对于扑翼飞行器的研制相对较多，但是其结构多为单段翼和两段翼扑翼结构。单段翼扑翼飞行器主要是依靠刚性前缘带动柔性薄膜上下扑动和弦向扭转动作，体型尺寸一般和中等偏小的鸟类差不多，扑动方式多是实现上下扑动的运动形式以及同时实现上下扑动和弦向扭转动作改变攻角动作运动形式，单段翼在展向上难以实现收拢动作，相对于单段翼，两段翼扑翼飞行器的结构可以实现大型鸟类在飞行过程中的“扑动-折弯-扭转”协同运动，在翅膀在上提过程中，仍然存在受力面积较大，负升力较大的现象，难以模拟真实鸟类的飞行姿态。为此，有必要设计一种新型的扑翼飞行器，能够更好的模拟鸟类飞行的姿态。
技术实现思路
本技术的主要目的是提供一种柔性翼仿生扑翼飞行器，用来克服现有扑翼无人机难以模拟真实鸟类飞行的问题。本技术是这样实现的，一种柔性翼仿生扑翼飞行器，包括支架部、驱动部、骨架部和飞翼部；所述驱动部设置在所述支架部内部，所述驱动部内设有驱动器；两个所述骨架部与所述驱动部相铰接并在所述驱动部的驱动下做往复扑翼动作，两个所述骨架部对称设置；两个所述飞翼部分别固定在两个所述骨架部外侧；所述飞翼部包括相互连接的第一飞翼、第二飞翼和第三飞翼，所述骨架部包括设置在第一飞翼中的第一段翼上杆和第一段翼下杆、设置在所述第二飞翼中的第二段翼杆和设置在所述第三飞翼中的第三段翼杆；所述第一段翼上杆和第一段翼下杆平行设置并分别与所述驱动部相连；所述第二段翼杆同时与所述第一段翼上杆和第一段翼下杆相铰接；所述第三段翼杆和所述第二段翼杆相铰接。通过设计一种三段翼的扑翼机构，第一段翼与第二段翼之间铰接，第二段翼与第三段翼之间铰接，第一段翼与第三段翼通过球副连杆链接，使得第二段翼与第三段翼可以产生攻角的变化，该机构实现三段翼在运动过程中的同时收拢展开动作，减小翅膀在上提过程中的负升力。通过三段翼的结构，更好的实现模拟效果。本技术的进一步技术方案是：所述支架部上设有第一固定杆，所述第一固定杆与所述第一段翼上杆相互垂直，所述第一固定杆贯穿所述第一段翼上杆，所述第一段翼上杆以所述第一固定杆为轴转动。本技术的进一步技术方案是：所述驱动部设有齿轮组、曲柄和连杆；所述齿轮组固定在所述支架部上并与驱动器相连；所述曲柄与所述齿轮组的齿轮相连接并在所述齿轮组的带动下旋转；所述连杆的一端与所述曲柄相连、另一端同时与所述第一段翼下杆和所述第一段翼上杆相连。通过该结构实现驱动部对第一飞翼的扑翼控制。本技术的进一步技术方案是：所述第一段翼下杆、第一段翼上杆与所述第二段翼杆之间依次设有一二段翼连接板、攻角扭转舵机、舵机连接盘；所述一二段翼连接板的一端分别与所述第一段翼下杆和第一段翼上杆相铰接、另一端与所述攻角扭转舵机相连；所述攻角扭转舵机与所述舵机连接盘相连；所述舵机连接盘与所述第二段翼杆相连；所述攻角扭转舵机控制所述舵机连接盘进行与所述第一飞翼扑翼方向相垂直的转动。通过增加舵机实现第二段翼的攻角方向的控制，从而更加精确的控制飞行。舵机安装在第二段翼上，当翅膀在上下扑动时，舵机随之产生角度变化，由于一三段之间连杆两段时球副，允许其在一定范围之内转动，于是，二三段翼的攻角会随着扑动在舵机的作用下不断变化。本技术的进一步技术方案是：所述攻角扭转舵机外侧设有固定上下夹板，所述固定上下夹板之间设有舵机连接件。通过固定上下夹板和舵机连接件对舵机结构进一步固定加强。增加舵机的稳定性。本技术的进一步技术方案是：所述支架部包括平行设置的前支架和后支架，所述齿轮组设置在所述前支架上。前后支架的设计将齿轮组和其他部件区分开来，以免相互干扰。本技术的进一步技术方案是：所述后支架上还设有齿轮和角度传感器，所述齿轮与所述齿轮组中的齿轮同轴；所述角度传感器与所述攻角扭转舵机相电连；所述角度传感器检测所述齿轮的转动角度并将检测结果传输给所述攻角扭转舵机。通过在曲柄齿轮轴上安装的齿轮，在齿轮的传动下，角度传感器会实时检测到曲柄的位置，避免光栅传感器检测信号的不完整性，根据角度变化判断翅膀的运行状态，根据其位置从而自动控制舵机转动，带动二三段翼弦向攻角的变化。本技术的进一步技术方案是：所述第二段翼杆与所述第三段翼杆之间通过二三段翼夹板相连。本技术的进一步技术方案是：所述二三段翼夹板上设有滑槽，所述柔性翼仿生扑翼飞行器还设有连杆，所述连杆的一端铰接设置在所述滑槽的内部并沿所述滑槽滑动、另一端与所述第一段翼下杆相铰接。通过连杆结构实现利用第一飞翼带动第三飞翼的效果。本技术的进一步技术方案是：所述飞翼部采用柔性材料制备。本方案设计一种三段柔性翼的扑翼机构，采用三个四连杆串联形式实现翅膀的收拢展开，第一个四连杆为曲柄摇杆，是整个结构的驱动部分，一二段翼之间通过平行四边形来实现第二段翼的收拢展开动作，第三段翼与第一段翼之间通过带有球副连杆相连，与第二段翼构、第三段翼成第三个四连杆机构，实现第三段翼的收拢展开动作，翅膀上提时收拢变化更接近真实鸟类。在第二段翼上安装舵机，一三段翼连杆两段由球副组成，使得第一段翼、第二段翼、第三段翼所组成的空间运动四连杆，在展向上收拢变化的同时，舵机的转动来显示翅膀二三段翼攻角的变化，由此二三段翼可以实现一定范围的攻角变化；在曲柄齿轮轴上安装齿轮，通过齿轮传动角度传感器一起转动并检测曲柄的运行角度，根据角度变化判断翅膀的运行状态，根据其位置从而自动控制舵机转动，带动二三段翼弦向攻角的变化。本技术的有益效果是：本方案提供的柔性翼仿生扑翼飞行器结构简单，便于制造，成本低；能在上下扑动的同时通过连杆串联形式实现收拢展开动作，减轻翅膀自身重量，减小翅膀上提时的负升力；通过球副空间四连杆机构和舵机控制实现翅膀攻角主动随扑动的变化；能够实现攻角根据翅膀扑动位置实时变化，并且与曲柄轴直接相连，保证检测信号的完整准确；更加真实的模拟了鸟类飞行时翅膀的“扑动-折弯-扭转”运动，有助于提高升力及飞行性能。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术实施例提供的柔性翼仿生扑翼飞行器的示意图。图2是本技术实施例提供的柔性翼仿生扑翼飞行器驱动部的示意图。图3是本技术实施例提供的柔性翼仿生扑翼飞行器的舵机部分示意图。图4是本技术实施例提供的柔性翼仿生扑翼飞行器骨架部的示意图。图5是本技术实施例提供的柔性翼仿生扑翼飞行器的驱动部斜视示意图。附图标记：1、后支架；2、前支架；3、齿轮组；4、曲柄；5、连杆；6、第一段翼上杆；7、第一段翼下杆；8、攻角扭转舵机；9、舵机连接件；10、固定上下夹板；11、一二段翼连接板；12、第二段翼杆；13、舵机连接盘；14、第三段翼杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性翼仿生扑翼飞行器，其特征在于：包括支架部、驱动部、骨架部和飞翼部；所述驱动部设置在所述支架部内部，所述驱动部内设有驱动器；两个所述骨架部与所述驱动部相铰接并在所述驱动部的驱动下做往复扑翼动作，两个所述骨架部对称设置；两个所述飞翼部分别固定在两个所述骨架部外侧；所述飞翼部包括相互连接的第一飞翼、第二飞翼和第三飞翼，所述骨架部包括设置在第一飞翼中的第一段翼上杆和第一段翼下杆、设置在所述第二飞翼中的第二段翼杆和设置在所述第三飞翼中的第三段翼杆；所述第一段翼上杆和第一段翼下杆平行设置并分别与所述驱动部相连；所述第二段翼杆同时与所述第一段翼上杆和第一段翼下杆相铰接；所述第三段翼杆和所述第二段翼杆相铰接。

【技术特征摘要】
1.一种柔性翼仿生扑翼飞行器，其特征在于：包括支架部、驱动部、骨架部和飞翼部；所述驱动部设置在所述支架部内部，所述驱动部内设有驱动器；两个所述骨架部与所述驱动部相铰接并在所述驱动部的驱动下做往复扑翼动作，两个所述骨架部对称设置；两个所述飞翼部分别固定在两个所述骨架部外侧；所述飞翼部包括相互连接的第一飞翼、第二飞翼和第三飞翼，所述骨架部包括设置在第一飞翼中的第一段翼上杆和第一段翼下杆、设置在所述第二飞翼中的第二段翼杆和设置在所述第三飞翼中的第三段翼杆；所述第一段翼上杆和第一段翼下杆平行设置并分别与所述驱动部相连；所述第二段翼杆同时与所述第一段翼上杆和第一段翼下杆相铰接；所述第三段翼杆和所述第二段翼杆相铰接。2.根据权利要求1所述的柔性翼仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述支架部上设有第一固定杆，所述第一固定杆与所述第一段翼上杆相互垂直，所述第一固定杆贯穿所述第一段翼上杆，所述第一段翼上杆以所述第一固定杆为轴转动。3.根据权利要求2所述的柔性翼仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述驱动部设有齿轮组、曲柄和连杆；所述齿轮组固定在所述支架部上并与驱动器相连；所述曲柄与所述齿轮组的齿轮相连接并在所述齿轮组的带动下旋转；所述连杆的一端与所述曲柄相连、另一端同时与所述第一段翼下杆和所述第一段翼上杆相连。4.根据权利要求3所述的柔性翼仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述第一段翼下杆、第一段翼上杆与所述第二段翼杆之间依次设有一二...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢鹏，张庆勋，周超英，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：新型
国别省市：广东,44