一种自适应攻角的仿生扑翼飞行器制造技术

一种自适应攻角的扑翼仿生飞行器属飞行器技术领域，本发明专利技术中扑翼仿生飞行器采用微型无刷直流电机与二级齿轮减速器的连接，基于曲柄摇杆的急回特性来驱动扑翼结构；模仿鸟类戴胜飞行运动结构，仿生扑翼薄膜翼板提供了更好的运动与控制，实现优异的飞行性能；该微型飞行器还具有自适应攻角的控制系统，通过GPS和定高模块实现飞行器自主控制改变攻角从而达到定高飞行的目的。本发明专利技术基于自适应攻角特性，使得扑翼仿生飞行器产生足够的升力与推力，实现扑翼飞行器的高效、稳定飞行，同时鸟类翅膀、尾翼的结构及运动方式，在发明专利技术的仿生扑翼飞行运动得以体现，具有结构新颖、飞行稳定、传动机构简单可靠的优点。

A Bionic Flapping Wing vehicle with adaptive angle of attack

【技术实现步骤摘要】
一种自适应攻角的仿生扑翼飞行器
本专利技术属于飞行器
，具体涉及一种自适应攻角的仿生扑翼飞行器。
技术介绍
鸟类的双翅膀使其在空中飞翔时可以随意改变飞行姿态具有高机动性。例如海鸥高频扑打其双翅，可以使其在空中完成直飞、斜飞、旋转等特技动作。仿生扑翼飞行器集起飞、加速、悬停于一体，体积小且飞行灵活，使其在军事和民用领域有很大的应用前景。扑翼仿生飞行器不仅质量轻、成本低，更重要的是结构精简并且效率高。因此，扑翼飞行器在国防和民用领域的应用远景都将非常辽阔，同时其在执行狭小空间或复杂地形条件下的任务时具有其它飞行器无法比拟的优势。鸟的翅膀扑动是通过翅膀根部的肌肉轮流做“收缩”和“舒展”运动来实现的，鉴于鸟类利用极少的身体能量便能实现对其翅膀的智能控制，并使身体完成非常复杂的飞行动作，人们开始研究智能材料作为驱动，并取得了一些试验成果：如在交变电压的作用下，使压电片产生振动来驱动扑翼连杆机构使扑翼扑动；利用电活性高聚物和碳纤维材料制作一种特殊的关节来模拟肌肉运动，驱动扑翼杆；利用电致伸缩聚合体来制作一种人造肌肉驱动机构运动；利用装有正负电极板的胸腔式机构，在高频电流的作用下，使电极运动带动扑翼扑动。虽然，目前智能材料驱动得到了应用，但其主要用于翼展以及质量非常小的扑翼机的推进，并且还处于实验阶段，离实用还有很远的距离。目前设计研制出来的仿生扑翼飞行器的扑动机构大多采用单自由度来控制扑翼系统。由于单自由度的驱动的结构简单、重量轻，运动动作为平面上下扑动，这种扑动方式，如果是刚性平面翼型，其平均升力为零，只能依靠翼的被动柔性变形产生升力，给气动控制带来难度。为了使扑翼的运动更符合生物翅膀运动的形态，符合生物飞行的空气动力学，必须研究多自由度扑翼驱动机构问题，相对于单自由度扑翼而言，多自由度的结构相对复杂、设计难度大。目前常见的扑翼机构即：单曲柄双摇杆传动机构、双曲柄双摇杆传动机构、曲柄滑块机构、凸轮弹簧机构等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构新颖、飞行稳定、传动机构简单可靠的自适应攻角的仿生扑翼飞行器。本专利技术由仿生薄膜右翼板A、驱动-传动装置B、仿生薄膜左翼板C和仿生尾翼D组成，其中：所述的仿生薄膜右翼板A和仿生薄膜左翼板C为关于机身a-a中轴线的对称结构；仿生薄膜右翼板A中右摇杆1的a孔a与驱动-传动装置B中螺栓Ⅰ19的中部活动连接；仿生薄膜左翼板C中左摇杆2的a1孔a1与驱动-传动装置B中螺栓Ⅱ18的中部活动连接；仿生薄膜右翼板A中右摇杆1的b孔b与驱动-传动装置B中球头座a14的w球头w固接；仿生薄膜左翼板C中左摇杆2的b1孔b1与驱动-传动装置B中球头座b17的y球头y固接；仿生尾翼D中右舵机33的内侧与右机架10尾端内侧粘接，仿生尾翼D中左舵机34的内侧与左机架11尾端内侧粘接；仿生尾翼D中尾翼骨架37的s槽s与驱动-传动装置B中后固定架9的固定塞27活动连接，固定塞27顶部球体直径大于s槽s宽度；仿生尾翼D中右连杆Ⅱ44右端穿过驱动-传动装置B中右机架10的m槽m与仿生薄膜右翼板A中固定座Ⅰ6的c孔c铰接；仿生尾翼D中左连杆Ⅱ41左端穿过驱动-传动装置B中左机架11的m1槽m1与仿生薄膜左翼板C中固定座Ⅱ5的d孔d铰接。所述的仿生薄膜右翼板A和仿生薄膜左翼板C为关于机身a-a中轴线的对称结构，其结构相同，方向相反，其中：仿生薄膜右翼板A由右摇杆1、骨架Ⅰ8、薄膜翼板Ⅰ7、固定座Ⅰ6组成，右摇杆1左端设有a孔a和b孔b；骨架Ⅰ8粘接于薄膜翼板Ⅰ7下面；右摇杆1粘结于薄膜翼板Ⅰ7前端；固定座Ⅰ6上设有c孔c，固定座Ⅰ6底端与翼板Ⅰ4后端粘结；仿生薄膜左翼板C由左摇杆2、、翼板Ⅱ4、固定座Ⅱ5组成，左摇杆2右端设有a1孔a1和b1孔b1；骨架Ⅱ3粘接于翼板Ⅱ4下面；左摇杆2粘结于翼板Ⅱ4前端；固定座Ⅱ5上设有d孔d，固定座Ⅱ5底端与翼板Ⅱ4后端粘结。所述的驱动-传动装置B由无刷直流电机31、后固定架9、右机架10、左机架11、前固定架12、二级小齿轮13、球头座a14、二级大齿轮a15、直角支架Ⅰ16、球头座b17、螺栓Ⅰ19、螺栓Ⅱ18、直角支架Ⅱ20、螺栓组b21、螺栓组c22、螺栓组d23、二级大齿轮b24、螺栓组e25、电池26、二级轴28、一级轴32、一级大齿轮29、一级小齿轮30和固定塞27组成，其中：右机架10和左机架11为关于机身a-a中轴线的对称板状结构，且平行排列；右机架10上设有e槽e、f孔f、g孔g、h孔h、j孔组j、k孔组k和m槽m；左机架11上设有e1槽e1、f1孔f1、g1孔g1、h1孔h1、i1孔组i1、j1孔组j1、k1孔组k1和m1槽m1；后固定架9上设有k2孔组k2；前固定架12上设有f2孔f2、g2孔g2、h2孔h2、j2孔组j2、n孔组n；直角支架Ⅰ16上设有p孔组p、q孔q和q1孔q1；直角支架Ⅱ20上设有o孔组o、r孔r和r1孔r1；其中j孔组j、j1孔组j1和j2孔组j2各含有7个相同孔，k孔组k、k1孔组k1和k2孔组k2各含有3个相同孔，i1孔组i1含有5个相同孔，n孔组n含有4个相同孔，o孔组o和p孔组p各含有4个相同孔，p孔组p和r孔组r各含有2个相同孔；螺栓Ⅰ19固接于直角支架Ⅰ16的q孔q和直角支架Ⅱ20的r1孔r1之间；螺栓Ⅱ18固接于直角支架Ⅰ16的q1孔q1和直角支架Ⅱ20的r孔r之间；无刷直流电机31通过i1孔组i1经螺栓组e25与左机架11固接，经f2孔f2与前固定架12固接；右机架10与左机架11平行排列，后固定架9位于右机架10和左机架11之间的后部，前固定架12位于右机架10和左机架11之间的前部；后固定架9经螺栓组d23的三个螺栓与右机架10固接；后固定架9经螺栓组c19的三个螺栓与左机架11固接；电池26经e槽e和e1槽e1与右机架10和左机架11固接；直角支架Ⅰ16通过p孔组p、n孔组n，经螺栓组b21与前固定架12固接；直角支架Ⅱ20通过o孔组o、n孔组n，经螺栓组b21与前固定架12固接；一级小齿轮30固接于无刷直流电机31输出端；一级轴32与二级轴28平行排列；一级轴32近右端固接二级小齿轮13，一级轴32近左端固接一级大齿轮29，一级轴32右端与右机架10的g孔g活动连接；一级轴32左端与左机架11的g1孔g1活动连接；二级轴28右端固接二级大齿轮a15，二级轴28近右端与右机架10的h孔h活动连接；二级轴28左端固接二级大齿轮b24，二级轴28近左端与左机架11的h1孔h1活动连接；一级小齿轮30与一级大齿轮29啮合；二级小齿轮13与二级大齿轮a15啮合；球头座a14包含w球头w、x球头x；球头座b17包含y球头y、z球头z；x球头x固接于二级大齿轮a15右面近边缘，z球头z固接于二级大齿轮b24左面近边缘；固定塞27固接于后固定架9上表面。所述的仿生尾翼D由右舵机33、左舵机34、尾翼骨架37、翼板38、右连杆Ⅰ39、左连杆Ⅰ36、右微型舵机43、左微型舵机42、右连杆Ⅱ44和左连杆Ⅱ41组成，其中：尾翼骨架37由左侧杆w、中纵杆x、右侧杆y、前横杆z组成，其中：中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应攻角的仿生扑翼飞行器，其特征在于：由仿生薄膜右翼板(A)、驱动-传动装置(B)、仿生薄膜左翼板(C)和仿生尾翼(D)组成，其中：所述的仿生薄膜右翼板(A)和仿生薄膜左翼板(C)为关于机身a-a中轴线的对称结构；仿生薄膜右翼板(A)中右摇杆(1)的a孔(a)与驱动-传动装置(B)中螺栓Ⅰ(19)的中部活动连接；仿生薄膜左翼板(C)中左摇杆(2)的a1孔(a1)与驱动-传动装置(B)中螺栓Ⅱ(18)的中部活动连接；仿生薄膜右翼板(A)中右摇杆(1)的b孔(b)与驱动-传动装置(B)中球头座a(14)的w球头(w)固接；仿生薄膜左翼板(C)中左摇杆(2)的b1孔(b1)与驱动-传动装置(B)中球头座b(17)的y球头(y)固接；仿生尾翼(D)中右舵机(33)的内侧与右机架(10)尾端内侧粘接，仿生尾翼(D)中左舵机(34)的内侧与左机架(11)尾端内侧粘接；仿生尾翼(D)中尾翼骨架(37)的s槽(s)与驱动-传动装置(B)中后固定架(9)的固定塞(27)活动连接，固定塞(27)顶部球体直径大于s槽(s)宽度；仿生尾翼(D)中右连杆Ⅱ(44)右端穿过驱动-传动装置(B)中右机架(10)的m槽(m)与仿生薄膜右翼板(A)中固定座Ⅰ(6)的c孔(c)铰接；仿生尾翼(D)中左连杆Ⅱ(41)左端穿过驱动-传动装置(B)中左机架(11)的m1槽(m1)与仿生薄膜左翼板(C)中固定座Ⅱ(5)的d孔(d)铰接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种自适应攻角的仿生扑翼飞行器，其特征在于：由仿生薄膜右翼板(A)、驱动-传动装置(B)、仿生薄膜左翼板(C)和仿生尾翼(D)组成，其中：所述的仿生薄膜右翼板(A)和仿生薄膜左翼板(C)为关于机身a-a中轴线的对称结构；仿生薄膜右翼板(A)中右摇杆(1)的a孔(a)与驱动-传动装置(B)中螺栓Ⅰ(19)的中部活动连接；仿生薄膜左翼板(C)中左摇杆(2)的a1孔(a1)与驱动-传动装置(B)中螺栓Ⅱ(18)的中部活动连接；仿生薄膜右翼板(A)中右摇杆(1)的b孔(b)与驱动-传动装置(B)中球头座a(14)的w球头(w)固接；仿生薄膜左翼板(C)中左摇杆(2)的b1孔(b1)与驱动-传动装置(B)中球头座b(17)的y球头(y)固接；仿生尾翼(D)中右舵机(33)的内侧与右机架(10)尾端内侧粘接，仿生尾翼(D)中左舵机(34)的内侧与左机架(11)尾端内侧粘接；仿生尾翼(D)中尾翼骨架(37)的s槽(s)与驱动-传动装置(B)中后固定架(9)的固定塞(27)活动连接，固定塞(27)顶部球体直径大于s槽(s)宽度；仿生尾翼(D)中右连杆Ⅱ(44)右端穿过驱动-传动装置(B)中右机架(10)的m槽(m)与仿生薄膜右翼板(A)中固定座Ⅰ(6)的c孔(c)铰接；仿生尾翼(D)中左连杆Ⅱ(41)左端穿过驱动-传动装置(B)中左机架(11)的m1槽(m1)与仿生薄膜左翼板(C)中固定座Ⅱ(5)的d孔(d)铰接。


2.按权利要求1所述的自适应攻角的仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述的仿生薄膜右翼板(A)和仿生薄膜左翼板(C)为关于机身a-a中轴线的对称结构，其结构相同，方向相反，其中：仿生薄膜右翼板(A)由右摇杆(1)、骨架Ⅰ(8)、薄膜翼板Ⅰ(7)、固定座Ⅰ(6)组成，右摇杆(1)左端设有a孔(a)和b孔(b)；骨架Ⅰ(8)粘接于薄膜翼板Ⅰ(7)下面；右摇杆(1)粘结于薄膜翼板Ⅰ(7)前端；固定座Ⅰ(6)上设有c孔(c)，固定座Ⅰ(6)底端与翼板Ⅰ(4)后端粘结；仿生薄膜左翼板(C)由左摇杆(2)、、翼板Ⅱ(4)、固定座Ⅱ(5)组成，左摇杆(2)右端设有a1孔(a1)和b1孔(b1)；骨架Ⅱ(3)粘接于翼板Ⅱ(4)下面；左摇杆(2)粘结于翼板Ⅱ(4)前端；固定座Ⅱ(5)上设有d孔(d)，固定座Ⅱ(5)底端与翼板Ⅱ(4)后端粘结。


3.按权利要求1所述的一种自适应攻角的仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述的驱动-传动装置(B)由无刷直流电机(31)、后固定架(9)、右机架(10)、左机架(11)、前固定架(12)、二级小齿轮(13)、球头座a(14)、二级大齿轮a(15)、直角支架Ⅰ(16)、球头座b(17)、螺栓Ⅰ(19)、螺栓Ⅱ(18)、直角支架Ⅱ(20)、螺栓组b(21)、螺栓组c(22)、螺栓组d(23)、二级大齿轮b(24)、螺栓组e(25)、电池(26)、二级轴(28)、一级轴(32)、一级大齿轮(29)、一级小齿轮(30)和固定塞(27)组成，其中：右机架(10)和左机架(11)为关于机身a-a中轴线的对称板状结构，且平行排列；右机架(10)上设有e槽(e)、f孔(f)、g孔(g)、h孔(h)、j孔组(j)、k孔组(k)和m槽(m)；左机架(11)上设有e1槽(e1)、f1孔(f1)、g1孔(g1)、h1孔(h1)、i1孔组(i1)、j1孔组(j1)、k1孔组(k1)和m1槽(m1)；后固定架(9)上设有k2孔组(k2)；前固定架(12)上设有f2孔(f2)、g2孔(g2)、h2孔(h2)、j2孔组(j2)、n孔组(n)；直角支架Ⅰ(16)上设有p孔组(p)、q孔(q)和q1孔(q1)；直角支架Ⅱ(20)上设有o孔组(o)、r孔(r)和r1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志君，陈默，杨贺捷，梁玉辉，辛相锦，邹节志，朱宝康，刘集善，朱明昊，孙霁宇，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22