The invention discloses a multi-degree-of-freedom dragonfly-like flapping-wing aircraft and its control method. The dragonfly-like flapping-wing aircraft comprises a fuselage, a nose, first to fourth wings, a tail, a head steering gear and a tail steering gear; the fuselage comprises a fuselage skeleton, a first to fourth transmission module, a battery module and a flight control module, wherein the first to fourth transmission modules are included. The fourth transmission module, battery module and flight control module are all fixed on the body frame; the first to fourth transmission modules include flutter motor, umbrella tooth, first-order deceleration gear, second-order deceleration gear, output gear, crankshaft, turntable, rotary handle, two steering rods, cross turntable and adjusting steering gear. When working, by controlling the size and direction of the lift resultant force generated by the four wings, the dragonfly-like flapping-wing aircraft can be levitated and turned over. The flying attitude control system has higher stability and reliability, compact structure, light weight and short manufacturing and assembly time.
【技术实现步骤摘要】
一种多自由度仿蜻蜓扑翼飞行器及其控制方法
本专利技术涉及扑翼飞行器设计领域,尤其涉及一种多自由度仿蜻蜓扑翼飞行器及其控制方法。
技术介绍
蜻蜓是自然界飞行性能最优越的生物之一,他能在空中随意倒飞、侧飞、垂直飞行、甚至滑翔或悬停在空中。蜻蜓的特殊飞行本领,归功于其发达的翅肌和气囊,翅肌能快速扇动机翼和调整倾斜角度,气囊胆有空气,可调节体溫,增加浮力。依靠神经系统控制机翼的倾斜角度,并与飞行速度和大气气压相适应,既产生向上的升力,又产生向前或向后的推力,实现自由飞行。翅膀每秒可振动30至50次,飞行速度可达9米/每秒。同时蜻蜓脑袋的扭动以及翅膀的差速扑动可以实现快速偏航飞行,尾巴的调节可以改变蜻蜓自身重力的分布,帮助其更好地实现悬停以及蜻蜓点水等动作。由于蜻蜓飞行性能的优越性,在仿生扑翼飞行器设计领域,仿生蜻蜓的设计和制作一直很受研究者的热衷。中国专利201710200396.8和201710200390.0提出了一种由单个电机加齿轮组的结构来控制四个翅膀扑动以及转动的设计,但是该设计只使用一个电机控制,翅膀的转动将会很难实现,传动机构将会比较复杂,增加了结构重量以及飞行姿态控制的难度。中国专利201010140927.7提出了一种微型仿蜻蜓扑翼飞行器的设计方案,该专利技术依旧还是使用尾部类似固定翼平尾和垂尾的方式来控制飞行器飞行姿态,与自然界中蜻蜓的飞行控制明显不同,仿生度不高。中国专利201710580936.X提出了一种可变幅值的仿蜻蜓扑翼飞行器,该专利技术改变了由尾部垂尾和平尾控制效率低的情况,采用单个舵机同时控制左右两个翅膀的扑动幅值,提高了飞行器的 ...
【技术保护点】
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 ...
【技术特征摘要】
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...
【专利技术属性】
技术研发人员:姜文,姚卫星,黄鸣阳,
申请(专利权)人:南京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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