一种多自由度仿蜂鸟扑翼飞行器扑翼机构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多自由度仿蜂鸟扑翼飞行器扑翼机构，该扑翼机构包括单自由度扑翼机构和攻角控制机构；所述单自由度扑翼机构包括机架、无刷电机、齿轮一、齿轮二、传动杆、左传动臂一、右传动臂一、左传动臂二、右传动臂二、左传动臂三、右传动臂三，所述攻角控制机构包括锥齿轮一、锥齿轮二、舵机。本实用新型专利技术利用单自由度扑翼机构和攻角控制机构构成多自由度仿蜂鸟扑翼飞行器扑翼机构，具有结构新颖、可靠、原理简单、控制可行的特点，通过对舵机控制可以灵活实现各种扑翼攻角变化，既可以作为扑翼飞行器实现蜂鸟的仿生设计，也可以作为验证机构验证不同的攻角变化对扑翼机飞行性能的影响。

A kind of flapping wing mechanism of a multi degree of freedom hummingbird like flapping wing aircraft

【技术实现步骤摘要】
一种多自由度仿蜂鸟扑翼飞行器扑翼机构
本技术属于飞行器
，具体涉及一种多自由度仿蜂鸟扑翼飞行器扑翼机构。
技术介绍
自然界的飞行生物无一例外地采用扑翼飞行方式，另外空气动力学研究成果表明，对于主尺度小于15cm的微型飞行器，扑翼飞行方式比固定翼和旋翼飞行方式具有更大的升阻比，更强的抗扰动能力和更加灵活的机动性，因此扑翼飞行更具有优势。近些年，在昆虫空气动力学和电子机械技术快速发展的基础上，各国纷纷开始研究扑翼飞行的飞行器，使得微型扑翼飞行器成为机器人研究最为活跃的前沿领域。扑翼飞行器扑翼机构目前主要是单自由度运动，即为平面上下扑动，这种扑动方式，如果是刚性翼，平均升力为零，只能依靠翼的被动柔性变形产生升力，由此产生的升力有限，需要提高扑翼频率来提高升力，因此又导致噪音增加，同时也给气动控制带来难度。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种多自由度仿蜂鸟扑翼飞行器扑翼机构，实现生物翼较复杂的扑动运动，而不需要依靠翼的柔性变形来实现。为实现上述目的，本技术提供一种多自由度仿蜂鸟扑翼飞行器扑翼机构，包括单自由度扑翼机构和攻角控制机构；所述单自由度扑翼机构包括机架、无刷电机、齿轮一、齿轮二、传动杆、左传动臂一、右传动臂一、左传动臂二、右传动臂二、左传动臂三、右传动臂三，所述无刷电机、齿轮一、齿轮二均安装在机架上，所述无刷电机与齿轮一、齿轮二组成的齿轮传动系统相连，所述传动杆一端与齿轮二相连，所述传动杆另一端与互为镜像的左传动臂一及右传动臂一相连，所述左传动臂一及右传动臂一分别与互为镜像的左传动臂二及右传动臂二相连，所述左传动臂二及右传动臂二分别与互为镜像的左传动臂三及右传动臂三相连；所述攻角控制机构包括锥齿轮一、锥齿轮二、舵机，所述舵机安装在机壳上，并与锥齿轮二相连，所述锥齿轮二带动锥齿轮一转动，所述锥齿轮一与左传动臂三及右传动臂三相连。进一步地，所述传动杆与左传动臂一及右传动臂一由穿过机架的滑槽的铆钉铰接，使传动杆在滑槽内往复滑动，带动左传动臂三及右传动臂三在机架左右两端往复转动。进一步地，所述锥齿轮二在舵机的控制下转动，所述锥齿轮一绕机架公转，且自身在锥齿轮二的驱动下自转。进一步地，上述扑翼机构还包括：翅框夹、翅框，所述锥齿轮一与翅框夹相连，所述翅框夹与翅框相连。进一步地，所述翅框在翅框夹的带动下做往复‘8’字型运动。本技术的有益效果是：本技术利用单自由度扑翼机构和攻角控制机构构成多自由度仿蜂鸟扑翼飞行器扑翼机构，具有结构新颖、可靠、原理简单、控制可行的特点，通过对舵机控制可以灵活实现各种扑翼攻角变化，既可以作为扑翼飞行器实现蜂鸟的仿生设计，也可以作为验证机构验证不同的攻角变化对扑翼机飞行性能的影响。附图说明图1是本技术的多自由度仿蜂鸟扑翼飞行器扑翼机构结构示意图；图2是本技术的多自由度仿蜂鸟扑翼飞行器扑翼机构仰视图；图3是本技术的单自由度扑翼机构示意图；图4是本技术在前飞阶段的多自由度仿蜂鸟扑翼飞行器扑翼机构示意图；图5是本技术在悬飞阶段的多自由度仿蜂鸟扑翼飞行器扑翼机构示意图。其中附图标记为：机架1，无刷电机2，齿轮一3，齿轮二4，传动杆5，左传动臂一6，右传动臂一7，左传动臂二8，右传动臂二9，左传动臂三10，右传动臂三11，锥齿轮一12，锥齿轮二13，翅框夹14，翅框15，舵机16。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1、2所示，是本技术的多自由度仿蜂鸟扑翼飞行器扑翼机构结构示意图；一种多自由度仿蜂鸟扑翼飞行器扑翼机构，包括单自由度扑翼机构和攻角控制机构；所述单自由度扑翼机构包括机架(1)、无刷电机(2)、齿轮一(3)、齿轮二(4)、传动杆(5)、左传动臂一(6)、右传动臂一(7)、左传动臂二(8)、右传动臂二(9)、左传动臂三(10)、右传动臂三(11)，所述无刷电机(2)、齿轮一(3)、齿轮二(4)均安装在机架(1)上，所述无刷电机(2)与齿轮一(3)、齿轮二(4)组成的齿轮传动系统相连，所述传动杆(5)一端与齿轮二(4)相连，所述传动杆(5)另一端与互为镜像的左传动臂一(6)及右传动臂一(7)相连，所述左传动臂一(6)及右传动臂一(7)分别与互为镜像的左传动臂二(8)及右传动臂二(9)相连，所述左传动臂二(8)及右传动臂二(9)分别与互为镜像的左传动臂三(10)及右传动臂三(11)相连；所述攻角控制机构包括锥齿轮一(12)、锥齿轮二(13)、舵机(16)，所述舵机(16)安装在机壳上，并与锥齿轮二(13)相连，所述锥齿轮二(13)带动锥齿轮一(12)转动，所述锥齿轮一(12)与左传动臂三(10)及右传动臂三(11)相连。在本技术的一个可选实施例中，上述传动杆(5)与左传动臂一(6)及右传动臂一(7)由穿过机架(1)的滑槽的铆钉铰接，使传动杆(5)在滑槽内往复滑动，带动左传动臂三(10)及右传动臂三(11)在机架(1)左右两端往复转动。单自由度扑翼机构即前后扑动机构如图3所示，无刷电机(2)上电后启动，带动齿轮一(3)转动，齿轮一(3)带动齿轮二(4)转动，与齿轮二(4)相连的传动杆(5)(相当于连杆)来回往复运动，与传动杆(5)另一端相连的两个互为镜像的左传动臂一(6)及右传动臂一(7)由此以各自转动中心往复转动并带动与之相连的左传动臂二(8)及右传动臂二(9)运动，左传动臂二(8)及右传动臂二(9)的加入使扑动角度更大，由此在一个扑翼周期内产生的力更多，最后，左传动臂二(8)及右传动臂二(9)推动/拉伸左传动臂三(10)及右传动臂三(11)绕其转动中心转动。若将一对翅膀连接在左，右两个传动臂三上，可以看到翅膀的扑动是左右对称的、往复前后扑动且其翼面与水平面夹角始终保持不变。在本技术的一个可选实施例中，上述攻角控制机构的锥齿轮二(13)在舵机(16)的控制下转动，所述锥齿轮一(12)绕机架(1)公转，且自身在锥齿轮二(13)的驱动下自转，通过对舵机控制可以灵活实现各种扑翼攻角变化。在本技术的一个可选实施例中，本技术的扑翼机构还包括翅框夹(14)、翅框(15)，所述锥齿轮一(12)与翅框夹(14)相连，所述翅框夹(14)与翅框(15)相连；翅框(15)在翅框夹(14)的带动下做往复‘8’字型运动。本技术的多自由度仿蜂鸟扑翼飞行器扑翼机构采用的原理是：蜂鸟翅膀扑动采用类似于船桨运动，在一个扑动周期内可以分解为平动和翻转两个阶段。下扑和上扑运动共同组成平动阶段，下扑阶段翅膀从身体后方倾斜扑向前下方位置，上扑阶段为翅膀回程运动，快速返回并带有展向扭转减小阻力。当两个扑动阶段转换时，在翅根处发生翅膀的快速转动使得翼翅的前缘总是朝向来流方向，防止失速。在整个周期内，翼尖轨迹类似于球面8字型。当悬停本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多自由度仿蜂鸟扑翼飞行器扑翼机构，其特征在于，包括单自由度扑翼机构和攻角控制机构；所述单自由度扑翼机构包括机架(1)、无刷电机(2)、齿轮一(3)、齿轮二(4)、传动杆(5)、左传动臂一(6)、右传动臂一(7)、左传动臂二(8)、右传动臂二(9)、左传动臂三(10)、右传动臂三(11)，所述无刷电机(2)、齿轮一(3)、齿轮二(4)均安装在机架(1)上，所述无刷电机(2)与齿轮一(3)、齿轮二(4)组成的齿轮传动系统相连，所述传动杆(5)一端与齿轮二(4)相连，所述传动杆(5)另一端与互为镜像的左传动臂一(6)及右传动臂一(7)相连，所述左传动臂一(6)及右传动臂一(7)分别与互为镜像的左传动臂二(8)及右传动臂二(9)相连，所述左传动臂二(8)及右传动臂二(9)分别与互为镜像的左传动臂三(10)及右传动臂三(11)相连；所述攻角控制机构包括锥齿轮一(12)、锥齿轮二(13)、舵机(16)，所述舵机(16)安装在机壳上，并与锥齿轮二(13)相连，所述锥齿轮二(13)带动锥齿轮一(12)转动，所述锥齿轮一(12)与左传动臂三(10)及右传动臂三(11)相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种多自由度仿蜂鸟扑翼飞行器扑翼机构，其特征在于，包括单自由度扑翼机构和攻角控制机构；所述单自由度扑翼机构包括机架(1)、无刷电机(2)、齿轮一(3)、齿轮二(4)、传动杆(5)、左传动臂一(6)、右传动臂一(7)、左传动臂二(8)、右传动臂二(9)、左传动臂三(10)、右传动臂三(11)，所述无刷电机(2)、齿轮一(3)、齿轮二(4)均安装在机架(1)上，所述无刷电机(2)与齿轮一(3)、齿轮二(4)组成的齿轮传动系统相连，所述传动杆(5)一端与齿轮二(4)相连，所述传动杆(5)另一端与互为镜像的左传动臂一(6)及右传动臂一(7)相连，所述左传动臂一(6)及右传动臂一(7)分别与互为镜像的左传动臂二(8)及右传动臂二(9)相连，所述左传动臂二(8)及右传动臂二(9)分别与互为镜像的左传动臂三(10)及右传动臂三(11)相连；所述攻角控制机构包括锥齿轮一(12)、锥齿轮二(13)、舵机(16)，所述舵机(16)安装在机壳上，并与锥齿轮二(13)相连，所述锥齿轮二(13)带动锥齿轮一(12)转动，所述锥齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙莉莉，路腾，汪忠来，
申请(专利权)人：成都翼若云天科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51