一种尾翼联动控制的可变体扑翼飞行器制造技术

本发明专利技术涉及一种尾翼联动控制的可变体扑翼飞行器，属于扑翼飞行器技术领域。空心杯电机前端与扑翼支架中的电机支架固定连接，空心杯电机的输出轴伸出到电机支架的另一侧与扑翼机构的水平凸轮连接，空心杯电机的后端与尾翼支架固定连接，尾翼支架前端还与两个扑翼支撑杆固定连接、中部与竖直尾翼机构连接、后端与水平尾翼机构连接，竖直尾翼机构的竖直尾翼与水平尾翼机构的水平尾翼固定粘接。优点是结构新颖，达到维持高升力的效果，改善机翼的气动性能，增加了扫掠运动，提高了机翼的灵活性和扑翼飞行器仿生程度，尾翼分为水平尾翼和竖直尾翼，由直线舵机驱动，可以实现水平尾翼和竖直尾翼的联动控制，增加了整体的灵活性。增加了整体的灵活性。增加了整体的灵活性。

【技术实现步骤摘要】
一种尾翼联动控制的可变体扑翼飞行器


[0001]本专利技术涉及扑翼飞行器
，尤其是涉及一种尾翼联动控制的可变体扑翼飞行器。

技术介绍

[0002]扑翼飞行器由于其体积小、重量轻、噪音小、可操作性好等特点，在军事和民用领域都有着广泛的应用前景。然而，由于扑翼飞行器涉及仿生学、非定常空气动力学等多门学科，研制存在诸多问题，仿生程度普遍与自然界飞行生物相差甚远，飞行性能也不尽如人意，制约了扑翼飞行器的发展。
[0003]目前扑翼飞行器的机翼大多采用简单的平板或柔性薄膜，但实际上自然界飞行生物的翅膀却要复杂得多，以自然界中飞行的佼佼者蜻蜓为例，蜻蜓翅膀不仅在运动方面相较于人造机翼更加灵活，在结构方面也有其独到之处，蜻蜓翅膀前缘部分存在褶皱结构，研究表明褶皱结构能在蜻蜓翅膀扑翼时使前缘涡持续附着在其表面，维持高升力，降低摩擦阻力，改善蜻蜓翅膀的气动性能。
[0004]已知的扑翼飞行器，如中国专利《一种仿生扑翼飞行机器人的自主折展变形翼》（CN 114560084 A）中提出了一种能够主动折叠和展开的变形翼，通过转动组件驱动羽毛片相对于斜杆转动，提高了机翼的仿生程度，但是此种结构并不利于扑翼运动，从而会影响飞行器升力的产生，大大降低扑翼飞行器的气动性能；中国专利《一种可展向变形的仿鸟扑翼飞行器及驱动方法》（CN 113492974 A）中提出了一种两段翼的可变形扑翼飞行器，通过扑翼连杆机构使机翼的内翼与外翼产生相位差，实现机翼的展向变形，但是内翼与外翼间的空隙过大，在扑翼过程中会影响空气流动，扰乱空气涡旋，无法维持扑翼产生的高升力，降低飞行器整体的气动性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种尾翼联动控制的可变体扑翼飞行器，以解决当前扑翼飞行器仿生程度低、无法维持高升力的问题。
[0006]本专利技术采取的技术方案是，包括扑翼支架、空心杯电机、扑翼机构、尾翼支架、竖直尾翼机构和水平尾翼机构，其中空心杯电机前端与扑翼支架中的电机支架固定连接，空心杯电机的输出轴伸出到电机支架的另一侧与扑翼机构的水平凸轮连接，空心杯电机的后端与尾翼支架固定连接，尾翼支架前端还与两个扑翼支撑杆固定连接、中部与竖直尾翼机构连接、后端与水平尾翼机构连接，竖直尾翼机构的竖直尾翼与水平尾翼机构的水平尾翼固定粘接。
[0007]本专利技术所述扑翼支架包括两个扑翼支撑杆和电机支架，其中电机支架上有两个通孔，与扑翼支撑杆固定连接，扑翼支撑杆用于连接固定尾翼支架和空心杯电机，并为扑翼机构提供支撑。
[0008]本专利技术所述扑翼支撑杆为圆柱形碳纤维杆。
[0009]本专利技术所述扑翼机构包括水平凸轮、圆柱形凸起、左扑动齿轮、滑槽、右扑动齿轮、第一固定架、第一销钉、凸轮杆、连接杆、第二销钉、弹簧、第二固定架、机翼、套筒和机翼翅脉，其中水平凸轮与空心杯电机的输出轴连接，水平凸轮上偏心的圆柱形凸起随着旋转在左扑动齿轮上的滑槽中滑动，同时带动左扑动齿轮绕扑翼支撑杆上下往复摆动；右扑动齿轮与左扑动齿轮啮合从而实现同步运动，右扑动齿轮与左扑动齿轮分别通过第一销钉与两个机翼连接，第一固定架装配在左扑动齿轮和右扑动齿轮的前端、与扑翼支撑杆固定连接，水平凸轮与凸轮杆配合形成凸轮机构，第二固定架与扑翼支撑杆固定连接，用于限制弹簧和凸轮杆的位置，弹簧将凸轮杆压紧在水平凸轮上，保证凸轮杆与水平凸轮的表面时刻接触；连接杆的一端装配在扑翼支撑杆上的凸轮杆的空隙中、另一端通过第二销钉分别与两个机翼连接，机翼翅脉前端与机翼固定连接、后端装配在扑翼支撑杆上、且后端位于电机支架和套筒之间，套筒套接在扑翼支撑杆上。
[0010]本专利技术所述竖直尾翼机构包括第一直线舵机、第一螺钉、竖直尾翼舵机连接杆、第三销钉、第四销钉、竖直尾翼架、第五销钉和竖直尾翼，其中第一直线舵机用第一螺钉将其固定在尾翼支架上，第一直线舵机的位移输出部分装配有竖直尾翼舵机连接杆，竖直尾翼舵机连接杆通过第三销钉与竖直尾翼架的前端形成铰接；竖直尾翼架中间滑槽部分通过第四销钉与尾翼支架连接，第四销钉与尾翼支架固连；竖直尾翼装配在竖直尾翼架后端的凹槽中、通过第五销钉连接，竖直尾翼与水平尾翼粘接固定。
[0011]本专利技术所述第一直线舵机为LSM1300直线舵机。
[0012]本专利技术所述水平尾翼机构包括第二直线舵机、第二螺钉、水平尾翼舵机连接杆、第六销钉、水平尾翼架、第七销钉和水平尾翼，其中第二直线舵机用第二螺钉固定在尾翼支架上，第二直线舵机的位移输出部分装配有水平尾翼舵机连接杆，水平尾翼舵机连接杆与水平尾翼架的前端粘接固定，同时与第二直线舵机上的孔径形成间隙配合，水平尾翼架中间滑槽部分通过第六销钉与尾翼支架连接，第六销钉与尾翼支架固连；水平尾翼装配在水平尾翼架后端的凹槽中、通过第七销钉连接。
[0013]本专利技术所述第二直线舵机为LSM1300直线舵机。
[0014]本专利技术的优点是结构新颖，采取了凸轮机构与扑动机构耦合的方式，使扑翼飞行器的机翼能够实现变体，在机翼的前缘位置添加褶皱结构，使前缘涡持续附着在其表面，达到维持高升力的效果，改善机翼的气动性能，而且还为机翼在扑动运动的基础上增加了扫掠运动，增加了机翼的灵活性，提高扑翼飞行器仿生程度。此外，扑翼飞行器的尾翼分为水平尾翼和竖直尾翼，由直线舵机驱动，可以实现水平尾翼和竖直尾翼的联动控制，增加了整体的灵活性。
附图说明
[0015]图1是本专利技术变体后的整体结构示意图；图2是本专利技术变体前的整体结构示意图；图3是本专利技术的机架及电机示意图；图4是本专利技术的扑翼机构部分组件示意图；图5是本专利技术的扑翼机构整体示意图；图6是本专利技术的扑翼机构爆炸图；
图7是本专利技术的尾翼机构示意图；图8是本专利技术另一视角的尾翼机构示意图。
具体实施方式
[0016]如图1、3所示，包括扑翼支架1、空心杯电机2、扑翼机构3、尾翼支架4、竖直尾翼机构5和水平尾翼机构6，其中空心杯电机2前端与扑翼支架1中的电机支架102固定连接，空心杯电机2的输出轴伸出到电机支架102的另一侧与扑翼机构3的水平凸轮301连接，空心杯电机2的后端与尾翼支架4固定连接，尾翼支架4前端还与两个扑翼支撑杆101固定连接、中部与竖直尾翼机构5连接、后端与水平尾翼机构6连接，竖直尾翼机构5的竖直尾翼508与水平尾翼机构6的水平尾翼607固定粘接。
[0017]如图3所示，所述扑翼支架1包括两个扑翼支撑杆101和电机支架102，其中电机支架102上有两个通孔，与扑翼支撑杆101固定连接，扑翼支撑杆101为圆柱形碳纤维杆，用于连接固定尾翼支架4和空心杯电机2，并为扑翼机构3提供支撑，需要注意的是，扑翼支撑杆101还与其他一些部件连接，所以要确保扑翼支撑杆101上留有足够的空间。
[0018]如图2、图4、图5和图6所示，所述扑翼机构3包括水平凸轮301、圆柱形凸起302、左扑动齿轮303、滑槽304、右扑动齿轮305、第一固定架306、第一销钉307、凸轮杆308、连接杆309、第二销钉310、弹簧311、第二固定架312、机翼313、套筒314和机翼翅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种尾翼联动控制的可变体扑翼飞行器，其特征在于：包括扑翼支架、空心杯电机、扑翼机构、尾翼支架、竖直尾翼机构和水平尾翼机构，其中空心杯电机前端与扑翼支架中的电机支架固定连接，空心杯电机的输出轴伸出到电机支架的另一侧与扑翼机构的水平凸轮连接，空心杯电机的后端与尾翼支架固定连接，尾翼支架前端还与两个扑翼支撑杆固定连接、中部与竖直尾翼机构连接、后端与水平尾翼机构连接，竖直尾翼机构的竖直尾翼与水平尾翼机构的水平尾翼固定粘接。2.根据权利要求1所述的一种尾翼联动控制的可变体扑翼飞行器，其特征在于：所述扑翼支架包括两个扑翼支撑杆和电机支架，其中电机支架上有两个通孔，与扑翼支撑杆固定连接，扑翼支撑杆用于连接固定尾翼支架和空心杯电机，并为扑翼机构提供支撑。3.根据权利要求2所述的一种尾翼联动控制的可变体扑翼飞行器，其特征在于：所述扑翼支撑杆为圆柱形碳纤维杆。4.根据权利要求1所述的一种尾翼联动控制的可变体扑翼飞行器，其特征在于：所述扑翼机构包括水平凸轮、圆柱形凸起、左扑动齿轮、滑槽、右扑动齿轮、第一固定架、第一销钉、凸轮杆、连接杆、第二销钉、弹簧、第二固定架、机翼、套筒和机翼翅脉，其中水平凸轮与空心杯电机的输出轴连接，水平凸轮上偏心的圆柱形凸起随着旋转在左扑动齿轮上的滑槽中滑动，同时带动左扑动齿轮绕扑翼支撑杆上下往复摆动；右扑动齿轮与左扑动齿轮啮合从而实现同步运动，右扑动齿轮与左扑动齿轮分别通过第一销钉与两个机翼连接，第一固定架装配在左扑动齿轮和右扑动齿轮的前端、与扑翼支撑杆固定连接，水平凸轮与凸轮杆配合形成凸轮机构，第二固定架与扑翼支撑杆固定连接，用于限制弹簧和凸轮杆的位置，弹簧将凸轮杆压紧在水平凸轮上，保证凸轮杆与水平凸轮的表面时刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，张庭琦，许蓬子，朱景荣，薛佳恒，张立冬，周晓勤，张旭，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：