一种仿生蜻蜓相位可调节机构及仿生蜻蜓扑翼机制造技术

一种仿生蜻蜓相位可调节机构及仿生蜻蜓扑翼机，包含机架、驱动输入轴、驱动输出轴和变相位机构；所述变相位机构包含底座、外壳、舵机、棘轮、棘爪和摇杆；驱动输入轴可转动地设置在支架上，驱动输入轴的一端与外壳连接，外壳与底座连接，驱动输出轴的一端与底座连接，驱动输出轴可转动地设置在支架上，舵机安装在外壳内，摇杆的一端安装在舵机的输出轴上，摇杆的另一端与棘爪相连，棘轮设置在底座上，并与驱动输出轴相连。本发明专利技术结构简单，便于制造，在扑翼机扑动过程中通过改变输出轴和驱动输入轴的相位来调节前后翅膀的相位，从而改变扑翼机的飞行姿态。机的飞行姿态。机的飞行姿态。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生蜻蜓相位可调节机构及仿生蜻蜓扑翼机


[0001]本专利技术涉及一种相位可调节机构及扑翼机，具体涉及一种仿生蜻蜓相位可调节机构及仿生蜻蜓扑翼机。

技术介绍

[0002]蜻蜓是自然界飞行性能优越的生物之一，它能在空中实现倒飞、侧飞、垂直飞行、甚至滑翔或悬停在空中等飞行动作。然而蜻蜓是通过调节翅膀的扑动参数来实现这些飞行动作的，尾部只是起到调节身体平衡的作用。
[0003]对于目前已有的仿昆虫和仿飞禽扑翼机构大部分只能实现单个翅膀扑动或者复翅扑动，但相位差恒定，不能实现悬停或更好的调节飞行状态。专利文献CN112722265A涉及一种变相位仿蜻蜓双扑翼机构及相位调节方法，公开的相位变化机构为蜗轮蜗杆机构，占用空间较大，磨损消耗较大，效率低，属于连续转动。专利文献CN110065631A涉及一种变相位扑动机构及仿蜻蜓扑翼飞行器，采用螺旋机构实现前翅与后翅的扑动相位差，该机构需要配合滑移驱动机构实现位置的改变，结构复杂，属于连续转动。

技术实现思路

[0004]本专利技术为克服现有技术的不足，提供一种仿生蜻蜓相位可调节机构及仿生蜻蜓扑翼机。
[0005]一种仿生蜻蜓相位可调节机构包含机架、驱动输入轴、驱动输出轴和变相位机构；所述变相位机构包含底座、外壳、舵机、棘轮、棘爪和摇杆；驱动输入轴可转动地设置在支架上，驱动输入轴的一端与外壳连接，外壳与底座连接，驱动输出轴的一端与底座连接，驱动输出轴可转动地设置在支架上，舵机安装在外壳内，摇杆的一端安装在舵机的输出轴上，摇杆的另一端与棘爪相连，棘轮设置在底座上，并与驱动输出轴相连。
[0006]一种仿生蜻蜓扑翼机，包含相位可调节机构、机架、旋转驱动机构、前曲柄双摇杆机构、后曲柄双摇杆机构、前翅和后翅；支架安装在机架上，旋转驱动机构固定在机架上，前曲柄双摇杆机构和后曲柄双摇杆机构设置在机架上，旋转驱动机构的输出端连接后曲柄双摇杆机构和相位可调节机构的驱动输入轴，后翅固定在后曲柄双摇杆机构上，相位可调节机构的驱动输出轴连接前曲柄双摇杆机构，前翅固定在前曲柄双摇杆机构上。
[0007]一种仿生蜻蜓扑翼机，包含机身及相位可调节机构，相位可调节机构安装在机身上。
[0008]本专利技术相比现有技术的有益效果是：
[0009]本专利技术的相位可调节机构运用棘轮原理，结构简单，便于安装和调整，已有的仿生蜻蜓扑翼机前后翅膀由两根曲轴分别传递动力，适合增加相位调节机构。
[0010]传统的蜻蜓扑翼机相位调节结构多采用蜗轮蜗杆或者螺旋结构，属于连续转动，前后翅的相位差调节起来很难精确控制，本专利技术相位可调节机构属于分度机构，分度角度可以实现精确调节，从而有利于蜻蜓扑翼机的姿态控制，本专利技术运用在扑翼机扑动过程中
通过改变输出轴和驱动输入轴的相位来调节前后翅膀的相位，从而改变扑翼机的飞行姿态，如俯仰、悬停，增加了飞行灵活性，提高了该种仿蜻蜓扑翼飞行器在军事侦察、复杂地形观测等领域的应用价值。
[0011]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步地说明：
附图说明
[0012]图1为仿生蜻蜓相位可调节机构的示意图；
[0013]图2为变相位机构的装配图；
[0014]图3为从一个方向看的变相位机构的示意图；
[0015]图4为从另一个方向看的变相位机构的示意图；
[0016]图5为舵机、棘爪和摇杆相互布置的结构示意图；
[0017]图6为棘爪和摇杆的分解图；
[0018]图7为从前方向看的带有仿生蜻蜓相位可调节机构的扑翼机的示意图；
[0019]图8为从后方向看的带有仿生蜻蜓相位可调节机构的扑翼机的示意图；
[0020]图9为左右翅翼扑动幅值调节原理示意图。
具体实施方式
[0021]下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0022]需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0023]如图1
‑
图6所述，本实施方式的一种仿生蜻蜓相位可调节机构包含机架11、驱动输入轴21、驱动输出轴22和变相位机构；
[0024]所述变相位机构包含底座23、外壳24、舵机25、棘轮26、棘爪27和摇杆28；
[0025]驱动输入轴21可转动地设置在支架11上，驱动输入轴21的一端与外壳24连接，外壳24与底座23连接，驱动输出轴22的一端与底座23连接，驱动输出轴22可转动地设置在支架11上，舵机25安装在外壳24内，摇杆28的一端安装在舵机25的输出轴上，摇杆28的另一端与棘爪27相连，棘轮26设置在底座23上，并与驱动输出轴22相连。
[0026]本实施方式中，外壳24分别与驱动输入轴21和底座23固连，外壳24内部有专门设计的槽位，可以固定舵机25，底座23上设计有棘轮罩，便于棘轮26安装在棘轮罩内。底座23设计为中心有圆孔，可使驱动输出轴22穿过底座23固定连接棘轮26，而驱动输出轴22和底座23之间使用滚动轴承满足旋转要求。棘轮罩表面有凸槽，用于连接摇杆28一端并限制摇杆28的旋转角度范围，摇杆28的另一端与棘爪27、棘爪簧片29通过销轴连接。棘爪27外侧固定有棘爪簧片29，棘爪簧片29与棘爪27外表面柔性连接，其作用是确保棘爪工作面与棘轮齿面的接触。
[0027]传统的蜻蜓扑翼机相位调节结构多采用蜗轮蜗杆或者螺旋结构，属于连续转动，前后翅的相位差调节起来很难精确控制，而棘轮属于分度机构，分度角度可以实现精确调节，从而有利于蜻蜓扑翼机的姿态控制。
[0028]如图1和图2所示，当输入顺时针方向(俯视)的转矩时，驱动输入轴21带动舵机25和外壳24整体旋转，外壳24又带动底座23旋转；外壳24和底座23内，由于舵机25连接摇杆28，摇杆28连接棘爪27，而棘爪27会推动棘轮26同向旋转，所以外壳24带动舵机25顺时针方向旋转的时候，舵机25、摇杆28、棘爪27和棘轮26可以看作是一个整体一起顺时针旋转。而棘轮26是与驱动输出轴22固定连接的，所以整个机构并不影响输入轴和输出轴转矩的传递。
[0029]在蜻蜓扑翼机扑动的过程中，舵机25可以转动摇杆28，进而控制棘爪27相对于棘轮26逆时针旋转(俯视)，如图4所示。调节相位的时候，棘轮26与驱动输出轴22由于惯性仍按原方向旋转，而棘爪27受到舵机25的控制，相对于棘轮26逆时针在棘轮26上滑过一个或多个棘轮齿。然后舵机25复位，棘爪27又推动棘轮26同向转动。此时，输出输入轴已经发生了相位的改变。因为输出输入轴分别控制前后翅膀的扑动，所以输出输入轴相位的改变即是前后翅膀相位的改变。
[0030]如图7所示，进一步地，一种基于上述相位可调节机构的仿生蜻蜓扑翼机，包含机架1、旋转驱动机构3、前曲柄双摇杆机构5、后曲柄双摇杆机构6、前翅、后翅和所述相位可调节机构；支架本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生蜻蜓相位可调节机构，其特征在于：包含机架(11)、驱动输入轴(21)、驱动输出轴(22)和变相位机构；所述变相位机构包含底座(23)、外壳(24)、舵机(25)、棘轮(26)、棘爪(27)和摇杆(28)；驱动输入轴(21)可转动地设置在支架(11)上，驱动输入轴(21)的一端与外壳(24)连接，外壳(24)与底座(23)连接，驱动输出轴(22)的一端与底座(23)连接，驱动输出轴(22)可转动地设置在支架(11)上，舵机(25)安装在外壳(24)内，摇杆(28)的一端安装在舵机(25)的输出轴上，摇杆(28)的另一端与棘爪(27)相连，棘轮(26)设置在底座(23)上，并与驱动输出轴(22)相连。2.根据权利要求1所述一种仿生蜻蜓相位可调节机构，其特征在于：棘爪(27)外侧固定有棘爪簧片(29)，棘爪簧片(29)与棘爪(27)外表面柔性连接。3.一种如权利要求1所述相位可调节机构的仿生蜻蜓扑翼机，其特征在于：包含相位可调节机构、机架(1)、旋转驱动机构(3)、前曲柄双摇杆机构(5)、后曲柄双摇杆机构(6)、前翅和后翅；支架(11)安装在机架(1)上，旋转驱动机构(3)固定在机架(1)上，前曲柄双摇杆机构(5)和后曲柄双摇杆机构(6)设置在机架(1)上，旋转驱动机构(3)的输出端连接后曲柄双摇...

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