仿生双段扑翼飞行器及飞行控制方法技术

本发明专利技术公开了一种仿生双段扑翼飞行器及飞行控制方法，所述飞行器包括机身、齿轮传动机构、两组外翼、两组内翼、两个曲柄摇摆机构、两个铰接机构和两个翻转机构，两组外翼、两组内翼、两个曲柄摇摆机构、两个铰接机构和两个翻转机构均为相对设置，且均为一一对应；齿轮传动机构包括传动控制电机、第一级齿轮组、第二级齿轮组、主动齿轮和被动齿轮，传动控制电机与第一级齿轮组连接，第一级齿轮组与第二级齿轮组轴向分布且相互连接，第二级齿轮组与主动齿轮连接，主动齿轮与被动齿轮啮合，主动齿轮和被动齿轮分别与两个曲柄摇摆机构连接。本发明专利技术可以加强整个飞行器的强度，使其在传动过程中，可以消除干涉，减少震颤动，以及防止齿轮打滑等情况。打滑等情况。打滑等情况。

【技术实现步骤摘要】
仿生双段扑翼飞行器及飞行控制方法


[0001]本专利技术涉及一种仿生双段扑翼飞行器及飞行控制方法，属于仿生飞行器


技术介绍

[0002]仿生扑翼飞行器，是模仿鸟类和昆虫等生物的飞行方式，通过扑动翅膀产生升力和动力的飞行器，集仿生学、空气动力学分析、机械结构分析、能源、通信、控制等多学科交叉技术于一身，在军事侦察、海洋监测、灾后救援等领域具有相当大的应用前景。
[0003]仿生双段扑翼飞行器的机械结构设计是基于飞行器对目标作业任务与环境的分析，从而确定飞行器的性能指标。结合鸟类扑翼飞行原理，设计仿生双段扑翼飞行器的机械结构。结构方面目前采用比较成熟的一种传动方案，通过对称分布的两对曲柄摇摆机构来实现平面内的飞行器收翅、展翅的扑翼运动。该机构不仅只有一个自由度，而且双翅在扑动过程中完全对称，以达到动态平衡。与固定翼及旋翼式飞行器相比，仿生双段扑翼机器人在一次扑动过程中能够同时产生飞行时所需要的升力和推力，能量利用率高以及机动性能更好。
[0004]但是对已有样机进行组装调试发现，现有的样机模型在组装时存在以下问题：个别零件设计结构上强度不足，导致零件传动过程中断裂。一些零件传动到一定角度时出现干涉。由于轴件和齿轮件之间存在误差，多级齿轮传动，导致误差放大，机构出现颤动。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种仿生双段扑翼飞行器，该飞行器通过对齿轮传动机构进行改进，可以加强整个飞行器的强度，使其在传动过程中，可以消除干涉，减少震颤动，以及防止齿轮打滑等情况。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供一种飞行控制方法，该方法基于上述仿生双段扑翼飞行器实现。
[0007]本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0008]一种仿生双段扑翼飞行器，包括机身、齿轮传动机构、两组外翼、两组内翼、两个曲柄摇摆机构、两个铰接机构和两个翻转机构，两组外翼、两组内翼、两个曲柄摇摆机构、两个铰接机构和两个翻转机构均为相对设置，且均为一一对应；
[0009]每个曲柄摇摆机构包括摇杆、曲柄碳板、第一传动杆和连接件，所述第一传动杆与曲柄碳板连接，所述曲柄碳板通过连接件与摇杆连接，所述摇杆与对应的内翼连接；所述主动齿轮和被动齿轮的圆周方向上均设置有多个均匀分布的通孔，主动齿轮的其中一个通孔作为第一通孔，被动齿轮的其中一个通孔作为第二通孔，第一通孔与其中一个曲柄摇摆机构的第一传动杆连接，第二通孔与另一个曲柄摇摆机构的第一传动杆连接，第一通孔与第二通孔的位置相对称。
[0010]进一步的，所述第一级齿轮组包括第一输出齿轮和双联齿轮，所述第二级齿轮组
包括第二输出齿轮和二级齿轮，传动控制电机的电机轴与第一输出齿轮的齿轮轴连接，所述第一输出齿轮与双联齿轮啮合，所述双联齿轮的齿轮轴与第二输出齿轮连接，所述第二输出齿轮与二级齿轮啮合，所述二级齿轮的齿轮轴与主动齿轮的齿轮轴连接。
[0011]进一步的，所述第一输出齿轮与第一输出齿轮的齿轮轴、双联齿轮与双联齿轮的齿轮轴、二级齿轮与二级齿轮的齿轮轴、主动齿轮与主动齿轮的齿轮轴、被动齿轮与被动齿轮的齿轮轴均为一体化结构。
[0012]进一步的，每个曲柄摇摆机构包括摇杆、摆杆、连杆、第一碳板、第二碳板、第一连接件、第二连接件和第一传动杆，所述摇杆和摆杆分别与对应的内翼连接，所述摇杆通过第一连接件与第一碳板连接，所述摆杆通过第二连接件与第二碳板连接，所述第一碳板和第二碳板分别与连杆的两端铰接，所述第一传动杆与第二碳板连接；所述主动齿轮和被动齿轮的圆周方向上均设置有多个均匀分布的通孔，主动齿轮的其中一个通孔作为第一通孔，被动齿轮的其中一个通孔作为第二通孔，第一通孔与第二通孔的位置相对称，其中第一通孔与其中一个曲柄摇摆机构的第一传动杆连接，第二通孔与另一个曲柄摇摆机构的第一传动杆连接。
[0013]进一步的，每个铰接机构包括铰接碳板和两个鱼眼轴承，两个鱼眼轴承分别与对应曲柄摇摆机构的摇杆、摆杆连接，并分别与铰接碳板铰接，所述铰接碳板与对应的翻转机构固定连接。
[0014]进一步的，每个翻转机构包括翻转控制舵机和第二传动杆，所述翻转控制舵机与对应铰接机构的铰接碳板固定连接，翻转控制舵机的舵机轴通过联轴器与第二传动杆连接，所述第二传动杆与对应的外翼连接。
[0015]进一步的，还包括尾翼和摆动机构，所述摆动机构设置在机身的后部，并与尾翼连接。
[0016]进一步的，所述摆动机构包括两个摆动控制舵机和万向节，两个摆动控制舵机的舵机轴分别与万向节连接，所述万向节与尾翼连接。
[0017]进一步的，所述机身、两组外翼和两组内翼均为骨架结构。
[0018]进一步的，所述齿轮传动机构采用铝合金金属打印。
[0019]本专利技术的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0020]一种飞行控制方法，基于上述的仿生双段扑翼飞行器实现，所述方法包括：通过齿轮传动机构的传动控制电机带动第一级齿轮组、第二级齿轮组、主动齿轮和被动齿轮依次转动，使曲柄摇摆机构带动内翼摆动，翻转机构和外翼在铰接机构的作用下做相对运动，同时通过翻转机构使外翼翻转，并控制外翼的翻转角度。
[0021]本专利技术相对于现有技术具有如下的有益效果：
[0022]1、本专利技术基于传统的仿生双段扑翼飞行器结构特点进行改进，齿轮传动机构采用了轴向分布的两级齿轮组，使得每个齿轮轴都得到一个轴向约束，减小装配误差，大幅度减小了齿轮传动机构在传动过程中出现的各种干扰和不良情况，例如齿轮轴向晃动、轴件断裂、齿轮间隙变大打滑等。
[0023]2、本专利技术的齿轮传动机构中，第一输出齿轮与第一输出齿轮的齿轮轴、双联齿轮与双联齿轮的齿轮轴、二级齿轮与二级齿轮的齿轮轴、主动齿轮与主动齿轮的齿轮轴、被动齿轮与被动齿轮的齿轮轴均为一体化结构，采用齿轮与轴件一体的形式，消除了传统齿轮
与轴件装配后出现了误差导致不稳定的情况，也加强了齿轮与轴件连接处的强度。
[0024]3、本专利技术的齿轮传动机构采用铝合金金属打印，不仅能够在强度上满足机构传动的需求，有耐磨、误差小、不易断裂等优点，而且在质量上也和树脂或玻纤打印材料相差无几，不会过重。
[0025]4、本专利技术提高了仿生双段扑翼飞行器结构的稳定性，使得实体机型测试结果更加贴近理论数据，并且使得仿生双段扑翼飞行器在装配时，减少了所需零件数和装配时间，以及降低装配工艺精度需求，使产品更加平民化。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术实施例的仿生双段扑翼飞行器的立体结构图。
[0028]图2为本专利技术实施例的仿生双段扑翼飞行器的正视结构图。
[0029]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生双段扑翼飞行器，其特征在于，包括机身、齿轮传动机构、两组外翼、两组内翼、两个曲柄摇摆机构、两个铰接机构和两个翻转机构，两组外翼、两组内翼、两个曲柄摇摆机构、两个铰接机构和两个翻转机构均为相对设置，且均为一一对应；每个曲柄摇摆机构与对应的内翼连接，并与对应的铰接机构铰接，每个翻转机构与对应的铰接机构固定连接，并与对应的外翼连接；所述齿轮传动机构设置在机身处，包括传动控制电机、第一级齿轮组、第二级齿轮组、主动齿轮和被动齿轮，所述传动控制电机与第一级齿轮组连接，所述第一级齿轮组与第二级齿轮组轴向分布且相互连接，所述第二级齿轮组与主动齿轮连接，所述主动齿轮与被动齿轮啮合，主动齿轮和被动齿轮分别与两个曲柄摇摆机构连接。2.根据权利要求1所述的仿生双段扑翼飞行器，其特征在于，所述第一级齿轮组包括第一输出齿轮和双联齿轮，所述第二级齿轮组包括第二输出齿轮和二级齿轮，传动控制电机的电机轴与第一输出齿轮的齿轮轴连接，所述第一输出齿轮与双联齿轮啮合，所述双联齿轮的齿轮轴与第二输出齿轮连接，所述第二输出齿轮与二级齿轮啮合，所述二级齿轮的齿轮轴与主动齿轮的齿轮轴连接。3.根据权利要求2所述的仿生双段扑翼飞行器，其特征在于，所述第一输出齿轮与第一输出齿轮的齿轮轴、双联齿轮与双联齿轮的齿轮轴、二级齿轮与二级齿轮的齿轮轴、主动齿轮与主动齿轮的齿轮轴、被动齿轮与被动齿轮的齿轮轴均为一体化结构。4.根据权利要求1所述的仿生双段扑翼飞行器，其特征在于，每个曲柄摇摆机构包括摇杆、摆杆、连杆、第一碳板、第二碳板、第一连接件、第二连接件和第一传动杆，所述摇杆和摆杆分别与对应的内翼连接，所述摇杆通过第一连接件与第一碳板连接，所述摆杆通过第二连接件与第二碳板...

【专利技术属性】
技术研发人员：张梓雄，宋加雷，汪超，武静，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：