【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及仿扑翼运动，特别是涉及一种三自由度运动输出机构及其仿扑翼运动实验平台。
技术介绍
1、自然界中的昆虫具有卓越的飞行能力，可以悬停、任意方向飞行和快速转弯等。模仿昆虫扑翼飞行的仿生扑翼微飞行器理论上可以达到昆虫的飞行性能，在进行昆虫扑翼空气动力学机理的相关实验时，要实现控制扑翼飞行过程中的扑动、俯冲和俯仰运动的模拟，需要分别控制这三个方向上的自由度。
2、现有的仿扑翼设计功能有限，大多数只能执行扫掠和俯仰的二自由度结构，也有部分设计是采用三自由度机构对扑翼运动进行模拟。经过查阅相关资料不难发现，所设计的结构有的采用齿轮连杆等精度低的传动方式，该种设计因其具有齿间间隙使得误差和精度角度较低，还有的采用滑块或同步带等的传动形式，这一设计使得结构整体的惯量过大，大大降低运动的反馈性能和运动性能，使其无法工作在较高频率上且可控制的运动学参数较少，而高频工作和高精度恰恰是进行运动学机理相关实验最主要的需求。
3、例如，授权公告号为cn 113044216 b的中国专利公开了一种仿生扑翼三自由度运动测力系统，包括x和y向铝型材组成的矩形支撑框、传动机构和控制机构；传动机构包括，z向设于支撑框一个y向铝型材外侧的驱动机构、设于矩形支撑框内侧且与构成支撑框两侧的铝型材平行的侧滑轨、两端分别与侧滑轨垂直的供设置仿生扑翼的中央平台滑动的中滑轨，和连接驱动机构和套设于滑动轨的滑动件上的同步带；该方案具有水平x、y方向平移和绕垂向扭转的三个自由度，不能真实模拟俯仰运动和扑动运动，最终测试的结果会有较大差别。
<...【技术保护点】
1.一种三自由度运动输出机构，其特征在于：包括扑动组件、俯仰组件和翻滚组件，所述扑动组件包括扑动环以及连接所述扑动环的扑动输入轴，所述俯仰组件包括俯仰环组以及连接所述俯仰环组的俯仰输入轴，所述翻滚组件包括翻滚环组以及连接所述翻滚环组的翻滚输入轴，所述扑动环、所述俯仰环组和所述翻滚环组由外向内顺次套设，所述扑动环与所述俯仰环组转动连接，所述扑动环、所述俯仰环组以及所述翻滚环组通过第一输出轴转动连接，所述俯仰环组与所述翻滚环组通过第二输出轴转动连接，所述扑动输入轴、所述俯仰输入轴、所述翻滚输入轴以及所述第一输出轴同轴设置，所述第二输出轴作绕x轴、y轴和/或z轴的三自由度运动。
2.根据权利要求1所述的三自由度运动输出机构，其特征在于：所述扑动输入轴、所述俯仰输入轴和所述翻滚输入轴由外向内顺次套设，所述第一输出轴位于所述扑动环远离所述扑动输入轴的一端。
3.根据权利要求2所述的三自由度运动输出机构，其特征在于：所述俯仰环组包括由外向内顺次套设的第二俯仰环、第一俯仰环和第三俯仰环，所述第一俯仰环和所述第二俯仰环呈x型结构分布，所述x型结构的交叉位置设置有所述第二输
4.根据权利要求3所述的三自由度运动输出机构，其特征在于：所述翻滚环组包括由外向内顺次套设的第一翻滚环、第三翻滚环和第二翻滚环，所述第一翻滚环具有相互垂直的两转动轴线，两所述转动轴线分别转动连接所述第三翻滚环和所述第二翻滚环，所述第三翻滚环的相对的两端分别固定连接有所述翻滚输入轴和转动连接有所述第一输出轴，所述第二翻滚环固定连接有所述第二输出轴。
5.一种仿扑翼运动实验平台，其特征在于：包括扑翼运动传动机构、如权利要求1-4任一项所述的三自由度运动输出机构以及连接在第一输出轴的六维力传感器，所述扑翼运动传动机构包括扑动传动组件、俯仰传动组件和翻滚传动组件，所述扑动传动组件连接所述扑动输入轴，所述俯仰传动组件连接所述俯仰输入轴，所述翻滚传动组件连接所述翻滚输入轴。
6.根据权利要求5所述的仿扑翼运动实验平台，其特征在于：所述扑动传动组件、所述俯仰传动组件和所述翻滚传动组件分别包括线传动结构，所述线传动结构包括电机换向滑轮组、驱动换向滑轮组和柔性线，所述电机换向滑轮组包括电机端滑轮轴和电机端U型轴承，所述驱动换向滑轮组包括驱动端滑轮轴和驱动端U型轴承，所述电机端滑轮轴与所述驱动端滑轮轴同轴，所述柔性线围绕成环形，经所述电机端U型轴承和所述驱动端U型轴承换向，环形的两端分别绕过并固定在所述电机端滑轮轴和所述驱动端滑轮轴。
7.根据权利要求6所述的仿扑翼运动实验平台，其特征在于：所述扑动传动组件包括扑动输入连接轴，所述扑动输入连接轴两端分别连接扑动输入轴和扑动驱动端滑轮轴；所述俯仰传动组件包括俯仰输入连接轴，所述俯仰输入连接轴两端分别连接俯仰输入轴和俯仰驱动端滑轮轴；所述翻滚传动组件包括翻滚输入连接轴，所述翻滚输入连接轴两端分别连接翻滚输入轴和翻滚驱动端滑轮轴；所述扑动输入连接轴、所述俯仰输入连接轴和所述翻滚输入连接轴由外向内顺次套设。
8.根据权利要求7所述的仿扑翼运动实验平台，其特征在于：所述电机端滑轮轴和所述驱动端滑轮轴分别设置有两个导线槽，所述柔性线在两个所述导线槽的围绕方向相反。
9.根据权利要求8所述的仿扑翼运动实验平台，其特征在于：所述电机换向滑轮组包括涨紧结构，所述涨紧结构包括与所述电机端U型轴承固定连接的丝杠螺母以及与所述丝杠螺母螺纹连接的滚花丝杠，所述电机端U型轴承通过换向座滑动连接在线性滑轨上。
10.根据权利要求7所述的仿扑翼运动实验平台，其特征在于：所述俯仰传动组件中的驱动端U型轴承的轴线与所述翻滚传动组件中的驱动端U型轴承的轴线相互平行，与所述扑动传动组件中的驱动端U型轴承的轴线相互垂直。
...【技术特征摘要】
1.一种三自由度运动输出机构，其特征在于：包括扑动组件、俯仰组件和翻滚组件，所述扑动组件包括扑动环以及连接所述扑动环的扑动输入轴，所述俯仰组件包括俯仰环组以及连接所述俯仰环组的俯仰输入轴，所述翻滚组件包括翻滚环组以及连接所述翻滚环组的翻滚输入轴，所述扑动环、所述俯仰环组和所述翻滚环组由外向内顺次套设，所述扑动环与所述俯仰环组转动连接，所述扑动环、所述俯仰环组以及所述翻滚环组通过第一输出轴转动连接，所述俯仰环组与所述翻滚环组通过第二输出轴转动连接，所述扑动输入轴、所述俯仰输入轴、所述翻滚输入轴以及所述第一输出轴同轴设置，所述第二输出轴作绕x轴、y轴和/或z轴的三自由度运动。
2.根据权利要求1所述的三自由度运动输出机构，其特征在于：所述扑动输入轴、所述俯仰输入轴和所述翻滚输入轴由外向内顺次套设，所述第一输出轴位于所述扑动环远离所述扑动输入轴的一端。
3.根据权利要求2所述的三自由度运动输出机构，其特征在于：所述俯仰环组包括由外向内顺次套设的第二俯仰环、第一俯仰环和第三俯仰环，所述第一俯仰环和所述第二俯仰环呈x型结构分布，所述x型结构的交叉位置设置有所述第二输出轴，所述第一俯仰环与所述第三俯仰环转动连接，所述第二俯仰环与所述扑动环转动连接，所述第三俯仰环的相对的两端分别固定连接有所述俯仰输入轴和转动连接有所述第一输出轴。
4.根据权利要求3所述的三自由度运动输出机构，其特征在于：所述翻滚环组包括由外向内顺次套设的第一翻滚环、第三翻滚环和第二翻滚环，所述第一翻滚环具有相互垂直的两转动轴线，两所述转动轴线分别转动连接所述第三翻滚环和所述第二翻滚环，所述第三翻滚环的相对的两端分别固定连接有所述翻滚输入轴和转动连接有所述第一输出轴，所述第二翻滚环固定连接有所述第二输出轴。
5.一种仿扑翼运动实验平台，其特征在于：包括扑翼运动传动机构、如权利要求1-4任一项所述的三自由度运动输出机构以及连接在第一输出轴的六维力传感器，所述扑翼运动传动...
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