一种扑翼结构及飞行器制造技术

本发明专利技术涉及一种扑翼结构及飞行器，包括机架，机架的两侧分别转动安装有机翼组件，机翼组件能够在水平方向内往复摆动；所述机翼组件包括摆臂与翼板构件，摆臂与机架转动连接，摆臂能够在水平面内摆动；摆臂与翼板构件转动连接，翼板构件的转动轴线水平，翼板构件能够相对于摆臂在设定角度范围内摆动；在机翼组件整体朝着设定水平方向摆动时：翼板构件能够以自身转动轴线为旋转中心，朝着与设定水平方向相反的方向转动至极限位置，以使得翼板构件的延伸方向与机翼组件的前进方向相反。

A flapping wing structure and aircraft

【技术实现步骤摘要】
一种扑翼结构及飞行器
本专利技术属于飞行器
，具体涉及一种扑翼结构及飞行器。
技术介绍
扑翼飞行器是一种依据鸟类和昆虫飞行结构和原理研制的一种飞行器，与传统的固定翼和旋翼飞行器相比，具有飞行效率高，可以实现垂直起落等特点。由于其功能拓展性强，在很多领域都发挥着重要的作用，特别是翼展为150mm以下的扑翼飞行器具有很大的实用价值。但专利技术人认为，现有的扑翼飞行器还存在下述缺陷：(1)由于机翼的往复运动所产生的惯性力和翼面所受空气阻力对飞行器扑打频率有很大的影响，对于电机的扭矩要求大。(2)不能快速有效的进行扑翼飞行器姿态控制，飞行器灵活性不能达到理想的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种扑翼结构及飞行器，能够解决现有扑翼飞行器中机翼扑打频率受惯性力及空气阻力影响大、飞行器姿态控制不灵活等问题。为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种扑翼结构，包括机架，机架的两侧分别转动安装有机翼组件，机翼组件能够在水平方向内往复摆动，以实现拍打。所述机翼组件包括摆臂与翼板构件，摆臂与机架转动连接，摆臂能够在水平面内摆动；摆臂与翼板构件转动连接，翼板构件的转动轴线水平，翼板构件能够相对于摆臂在设定角度范围内摆动。在机翼组件整体朝着设定水平方向摆动时：翼板构件能够以自身转动轴线为旋转中心，朝着与设定水平方向相反的方向转动至极限位置，以使得翼板构件的延伸方向与机翼组件的前进方向相反。翼板构件在机翼组件往复摆动时均能够提供上升的动力。作为本专利技术第一方面的进一步限定，所述翼板构件能够在第一极限位置与第二极限位置之间摆动，所述第一极限位置或第二极限位置与机架的相对位置能够调节，以改变翼板构件朝不同方向摆动的最大角度。作为本专利技术第一方面的进一步限定，所述翼板构件包括翼梁，翼梁的一端与摆臂转动连接，所述翼梁靠近摆臂的一端套接有球头，机架的每一侧分别设置曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构中的曲柄为主动件，连杆为从动件，连杆的末端套设在处于机架同侧的球头的外部，所述球头能够在连杆的驱动下，沿水平方向往复平动。作为本专利技术第一方面的进一步限定，机架的每一侧设置有两个所述的曲柄连杆机构，两个曲柄连杆机构分别设置在机翼组件沿摆动方向的两侧；两个曲柄连杆的末端分别套设在同侧球头外部。本专利技术的第二方面提供一种飞行器，包括上述的扑翼结构。以上一个或多个技术方案的有益效果为：(1)采用机翼组件沿机架在水平面内往复摆动的方式，实现了机翼组件的前后拍打，相对于传统扑翼结构中，机翼组件上下扑打的方式来说，能产生波动幅度较小的连续正升力，同时能大大减小扑动时空气阻力的影响，提高工作效率。(2)采用摆臂和翼板构件来组成机翼组件，在机翼组件整体沿水平方向扑打的同时，翼板构件能够在设定角度范围内沿摆臂转动，使得翼板构件能够在受到空气阻力时，朝向与机翼组件整体运动方向相反的方向转动一定角度。因为翼板构件能够沿摆臂转动，机翼组件整体朝不同方向摆动时，空气阻力均能够在翼板构件受到空气阻力的侧面处产生竖直朝上的分力，为整个扑翼结构提供升力。(3)双电机同时驱动，可以有效缓解，在机翼高频运动下由往复运动惯性力和翼面所受空气阻力所引起的电机输出扭矩不够的问题。(4)采用翼板构件能够在第一极限位置与第二极限位置之间摆动，所述第一极限位置或第二极限位置与机架的相对位置能够调节的方式，使得翼板构件在机翼组件沿水平方向前后摆动时，翼板构件的前后摆动角度范围可以调节，进而使得扑翼结构产生俯仰、偏航、悬停等动作过程。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。图1为本专利技术实施例1中整体结构示意图；图2为本专利技术实施例1中机架的结构示意图；图3为本专利技术实施例1中扭转限制模块的结构示意图；图4为本专利技术实施例1中减速模块采用二级行星减速结构的示意图；图5为本专利技术实施例1中伞齿轮组的结构示意图；图6为本专利技术实施例1中曲柄连杆机构与摆臂等部分结构示意图；图7为本专利技术实施例1中机翼组件向后摆动至极限位置时的示意图；图8为本专利技术实施例1中机翼组件向前摆动至极限位置时的示意图；图9为本专利技术实施例1中机翼组件产生升力的原理示意图。图中：11、第一电机座；12、第二电机座；13、第一支撑梁；14、第二支撑梁；15、减速箱固定销孔；16、传动轴承孔；21、第一电机；22、第二电机；23、控制器；31、第一行星减速箱；32、第二行星减速箱；33、10齿行星齿轮；34、15齿太阳齿轮；41、第一伞齿轮组；42、第二伞齿轮组；43、第一传动杆；44、第二传动杆；45、第一伞齿轮；46、第二伞齿轮；51、第一曲柄连杆机构；52、第二曲柄连杆机构；53、第三曲柄连杆机构；54、第四曲柄连杆机构；55、第一摆臂；56、第二摆臂；57、第一球头；58、第二球头；59、曲柄；510、连杆；61、第一固定挡片；62、第二固定挡片；63、第一可动挡片；64、第二可动挡片；65、第一扭转限制舵机；66、第二扭转限制舵机；71、第一翼面；72、第二翼面；73、第一翼梁；74、第二翼梁。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。为了方便叙述，本专利技术中如果出现“上、下、左、右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。实施例1如图1-9所示，本实施例提供一种扑翼结构，包括机架，机架的两侧分别转动安装有机翼组件，机翼组件能够在水平方向内往复摆动，以实现拍打；所述机翼组件包括摆臂与翼板构件，摆臂与机架转动连接，以使得机翼组件能够整体沿水平方向摆动；摆臂与翼板构件转动连接，翼板构件的转动轴线水平，翼板构件能够相对于摆臂在设定角度范围内摆动。在机翼组件整体朝着设定水平方向摆动时，翼板构件能够以自身转动轴线为旋转中心，朝着与设定水平方向相反的方向转动至极限位置，以使得翼板构件的延伸方向与机翼组件的前进方向相反，翼板构件在机翼组件往复摆动时均能够提供上升的动力。以下结合附图对各部分结构进行详细描述：机架：如图2所示，机架由包括两个电机座和两个支撑梁，具体的，电机座分为第一电机座11、第二电机座本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扑翼结构，其特征在于，包括机架，机架的两侧分别转动安装有机翼组件，机翼组件能够在水平方向内往复摆动；/n所述机翼组件包括摆臂与翼板构件，摆臂与机架转动连接，摆臂能够在水平面内摆动；摆臂与翼板构件转动连接，翼板构件的转动轴线水平，翼板构件能够相对于摆臂在设定角度范围内摆动；/n在机翼组件整体朝着设定水平方向摆动时：翼板构件能够以自身转动轴线为旋转中心，朝着与设定水平方向相反的方向转动至极限位置，以使得翼板构件的延伸方向与机翼组件的前进方向相反,翼板构件在机翼组件往复摆动时均能够提供上升的动力。/n

【技术特征摘要】
1.一种扑翼结构，其特征在于，包括机架，机架的两侧分别转动安装有机翼组件，机翼组件能够在水平方向内往复摆动；
所述机翼组件包括摆臂与翼板构件，摆臂与机架转动连接，摆臂能够在水平面内摆动；摆臂与翼板构件转动连接，翼板构件的转动轴线水平，翼板构件能够相对于摆臂在设定角度范围内摆动；
在机翼组件整体朝着设定水平方向摆动时：翼板构件能够以自身转动轴线为旋转中心，朝着与设定水平方向相反的方向转动至极限位置，以使得翼板构件的延伸方向与机翼组件的前进方向相反,翼板构件在机翼组件往复摆动时均能够提供上升的动力。


2.根据权利要求1所述的扑翼结构，其特征在于，所述翼板构件能够在第一极限位置与第二极限位置之间摆动，所述第一极限位置或第二极限位置与机架的相对位置能够调节，以改变翼板构件朝不同方向摆动的最大角度。


3.根据权利要求1所述的扑翼结构，其特征在于，所述翼板构件倾斜朝下设置，所述翼板构件能够在随摆臂水平摆动的过程中受到反方向空气阻力，进而朝着远离摆臂运动的方向转动至极限位置；
以竖直方向为基准，翼板构件自身的转动轴线处于自身上半部分。


4.根据权利要求1所述的扑翼结构，其特征在于，所述摆臂中远离机架的一端固定有旋转驱动件，旋转驱动件的输出轴远离摆臂设置，所述旋转驱动件的外壳与套筒固定，套筒与旋转驱动件的输出轴同轴心；
所述翼板构件包括翼梁，翼梁与输出轴分别伸入套筒的内腔，翼梁与套筒转动连接，所述套筒的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬冰，赵景太，杨帆，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37