【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人，尤其涉及一种五翼仿生扑翼飞行器。
技术介绍
1、不同于传统的固定翼和旋翼飞行器，仿生扑翼飞行器是一种基于仿生原理的飞行器，它通过模仿鸟类对翅膀的扑动来完成空中的飞行动作，具有体积小、质量轻、隐蔽性强、灵活性高等优点，应用前景广泛。
2、传统扑翼飞行器大多采用基于平面连杆机构的双曲柄摇杆扑翼机构，飞行稳定性较差。机翼设计多采用膜状平板结构，无法进行折展，生理特征和结构特征都与真实鸟类翅膀存在较大差距，导致飞行器气动性能远不如真实生物。传统尾翼主要有t型尾翼、v型尾翼和单片式尾翼三种，这些尾翼制作较容易，但灵活性能欠佳，飞机航向控制稳定性较差，容易导致飞行器侧翻。本专利技术拟克服现有扑翼飞行器存在的不足，通过采用基于空间曲柄摇杆机构的扑翼机构，确保左右翅膀运动一致。通过设计新型羽毛机翼代替传统膜状结构机翼，大幅提高机翼空气动力学性能。通过采用腿部和尾翼相结合的方式控制飞行姿态，提高了飞行器的灵活性，增强了飞行器对外界环境的适应能力。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种五翼仿生扑翼飞行器。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种五翼仿生扑翼飞行器，包括机身骨架，所述机身骨架上依次安装有翅膀单元、控制单元、腿部单元以及尾翼单元；
3、所述翅膀单元包括固定安装在所述机身骨架前端的翅膀扑动机构以及固定安装在所述机身骨架中部的折叠驱动机构，所述翅膀扑动机构与所述折叠驱动机构的两侧分别铰接有前肢变形机构，所述前肢变
4、所述腿部单元包括对称固接在所述机身骨架尾部的腿部变形驱动机构，所述腿部变形驱动机构上转动连接有仿生腿机构，所述仿生腿机构上铰接有羽毛片；
5、所述翅膀扑动机构、所述折叠驱动机构、所述腿部变形驱动机构以及所述尾翼单元分别与所述控制单元电性连接。
6、优选的，所述翅膀扑动机构包括固接在所述机身骨架前端的无刷电机，所述无刷电机的输出轴传动连接有第一齿轮，所述第一齿轮的内侧同轴连接有第二齿轮，所述第二齿轮啮合有第三齿轮，所述第一齿轮与所述第三齿轮分别通过齿轮轴与所述机身骨架转动连接，与所述第三齿轮转动连接的齿轮轴上固接有曲柄，所述曲柄远离所述机身骨架，所述曲柄远离所述齿轮轴的一端通过球形铰链连接有第一连杆，所述第一连杆远离所述曲柄的一端通过球形铰链连接有摇杆，所述摇杆与所述机身骨架转动连接，所述摇杆上铰接所述前肢变形机构，所述无刷电机与所述控制单元电性连接。
7、优选的，所述折叠驱动机构包括固接在所述机身骨架上的直线导轨，所述直线导轨上滑动连接有滑块，所述滑块的后端铰接有第二连杆，所述机身骨架的顶端固接有第四舵机，所述第四舵机的输出轴固定连接有第一舵臂，所述第一舵臂远离所述第四舵机的一端与所述第二连杆远离所述滑块的一端转动连接，所述滑块的两端铰接所述前肢变形机构，所述第四舵机与所述控制单元电性连接。
8、优选的，所述前肢变形机构包括与所述摇杆铰接的第一旋杆，所述第一旋杆远离所述摇杆的一端铰接有第三旋杆，所述第三旋杆远离所述第一旋杆的一端铰接有第四旋杆的端点，所述第四旋杆上铰接有第二旋杆，所述第二旋杆远离所述第三旋杆的一端与所述滑块铰接，所述第一旋杆、所述第二旋杆、所述第三旋杆和所述第四旋杆上分别铰接所述羽毛机构。
9、优选的，所述羽毛机构包括初级羽毛片和次级羽毛片，所述初级羽毛片与所述第一旋杆、所述第二旋杆和所述第三旋杆铰接，所述次级羽毛片与所述第四旋杆铰接，所述次级羽毛片与所述弹性储能机构铰接。
10、优选的，所述弹性储能机构包括两连接柱，任一所述连接柱固定安装在所述第三旋杆靠近所述第四旋杆的位置，另一所述连接柱固接在所述第四旋杆上，两所述连接柱之间设置有弹性绳，所述弹性绳与所述初级羽毛片铰接。
11、优选的，所述腿部变形驱动机构包括对称固接在所述机身骨架尾部的第一舵机座，所述第一舵机座上固定安装有第一舵机，所述第一舵机的输出轴固接有第二舵机座，所述第二舵机座上固定安装有第二舵机，所述第一舵机的输出轴与所述第二舵机的输出轴相互正交，所述第一舵机的输出轴与所述第二舵机的输出轴转动连接有第二舵臂，所述第二舵臂转动连接有仿生腿机构，所述第一舵机转动连接所述仿生腿机构，所述第一舵机与所述第二舵机分别与所述控制单元电性连接。
12、优选的，所述仿生腿机构包括与所述第二舵臂的一端转动连接的大腿支撑杆，所述第一舵机转动连接所述大腿支撑杆，所述第二舵臂的另一端转动连接有大腿杆，所述大腿支撑杆远离所述第二舵臂的一端以及所述大腿杆远离所述第二舵臂的一端铰接有小腿杆，所述大腿支撑杆以及所述小腿杆上铰接有羽毛片，所述小腿杆的底端固接有仿生爪。
13、优选的，所述尾翼单元包括固接在所述机身骨架尾部的第三舵机，所述第三舵机的输出轴转动连接有第三连杆，所述第三连杆远离所述第三舵机的一端铰接有尾翼片，所述第三舵机与所述控制单元电性连接。
14、优选的，所述控制单元包括固接在所述机身骨架中间位置的电池座，所述电池座上安装有锂电池，所述锂电池电性连接有接收机、单片机以及电调，所述锂电池与所述无刷电机、所述第一舵机、所述第二舵机、所述第三舵机以及所述第四舵机电性连接。
15、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
16、前肢变形机构用于实现飞行器前肢翅膀骨骼结构折展；弹性储能机构用于辅助羽毛机构分层折展；翅膀扑动机构用于实现飞行器上下扑翼运动；折叠驱动机构用于提供机翼折叠与展开过程所需的驱动力；腿部变形驱动机构用于实现飞行器左右转弯运动；尾翼单元用于实现飞行器上下俯仰运动。
17、本专利技术用科学的方法设计机械结构外形，结构简单，质量小，扑翼飞行稳定性好。同时，规划主动自由度，通过前肢变形机构准确模仿鸟类飞行动作，实现上扑时翅膀折叠，下扑时翅膀打开，通过折叠驱动机构实现机翼折叠与展开过程的循环，通过腿部变形驱动机构动态调整扑翼飞行器的转弯运动，通过尾翼单元调整扑翼飞行器的俯仰姿态。通过采用腿部和尾翼相结合的方式调整飞行器飞行姿态，提高飞行器的灵活性，增强飞行器对外界环境的适应能力。机翼采用鸟类羽毛代替传统膜状材质，改善了飞行器的气动性能。本专利技术是一种五翼仿生扑翼飞行器，结构简单紧凑，仿生度高，共有7个自由度，可模仿鸟类飞行的基本运动，能够完成扑翼飞行、翅膀折展、转向偏航和爬升俯冲等动作。
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1.一种五翼仿生扑翼飞行器，其特征在于：包括机身骨架(1)，所述机身骨架(1)上依次安装有翅膀单元、控制单元、腿部单元以及尾翼单元；
2.根据权利要求1所述的五翼仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述翅膀扑动机构包括固接在所述机身骨架(1)前端的无刷电机(101)，所述无刷电机(101)的输出轴传动连接有第一齿轮(102)，所述第一齿轮(102)的内侧同轴连接有第二齿轮(103)，所述第二齿轮(103)啮合有第三齿轮(104)，所述第一齿轮(102)与所述第三齿轮(104)分别通过齿轮轴(108)与所述机身骨架(1)转动连接，与所述第三齿轮(104)转动连接的齿轮轴(108)上固接有曲柄(105)，所述曲柄(105)远离所述机身骨架(1)，所述曲柄(105)远离所述齿轮轴(108)的一端通过球形铰链连接有第一连杆(106)，所述第一连杆(106)远离所述曲柄(105)的一端通过球形铰链连接有摇杆(107)，所述摇杆(107)与所述机身骨架(1)转动连接，所述摇杆(107)上铰接所述前肢变形机构，所述无刷电机(101)与所述控制单元电性连接。
3.根据权利要求2所
4.根据权利要求3所述的五翼仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述前肢变形机构包括与所述摇杆(107)铰接的第一旋杆(301)，所述第一旋杆(301)远离所述摇杆(107)的一端铰接有第三旋杆(303)，所述第三旋杆(303)远离所述第一旋杆(301)的一端铰接有第四旋杆(304)的端点，所述第四旋杆(304)上铰接有第二旋杆(302)，所述第二旋杆(302)远离所述第三旋杆(303)的一端与所述滑块(202)铰接，所述第一旋杆(301)、所述第二旋杆(302)、所述第三旋杆(303)和所述第四旋杆(304)上分别铰接所述羽毛机构。
5.根据权利要求4所述的五翼仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述羽毛机构包括初级羽毛片(401)和次级羽毛片(402)，所述初级羽毛片(401)与所述第一旋杆(301)、所述第二旋杆(302)和所述第三旋杆(303)铰接，所述次级羽毛片(402)与所述第四旋杆(304)铰接，所述次级羽毛片(402)与所述弹性储能机构铰接。
6.根据权利要求5所述的五翼仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述弹性储能机构包括两连接柱(501)，任一所述连接柱(501)固定安装在所述第三旋杆(303)靠近所述第四旋杆(304)的位置，另一所述连接柱(501)固接在所述第四旋杆(304)上，两所述连接柱(501)之间设置有弹性绳(502)，所述弹性绳(502)与所述初级羽毛片(401)铰接。
7.根据权利要求3所述的五翼仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述腿部变形驱动机构包括对称固接在所述机身骨架(1)尾部的第一舵机座(601)，所述第一舵机座(601)上固定安装有第一舵机(602)，所述第一舵机的输出轴固接有第二舵机座(603)，所述第二舵机座(603)上固定安装有第二舵机(604)，所述第一舵机(602)的输出轴与所述第二舵机(604)的输出轴相互正交，所述第一舵机(602)的输出轴与所述第二舵机(604)的输出轴转动连接有第二舵臂(605)，所述第二舵臂(605)转动连接有所述仿生腿机构，所述第一舵机(602)转动连接所述仿生腿机构，所述第一舵机(602)与所述第二舵机(604)分别与所述控制单元电性连接。
8.根据权利要求7所述的五翼仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述仿生腿机构包括与所述第二舵臂(605)的一端转动连接的大腿支撑杆(701)，所述第一舵机(602)转动连接所述大腿支撑杆(701)，所述第二舵臂(605)的另一端转动连接有大腿杆(702)，所述大腿支撑杆(701)远离所述第二舵臂(605)的一端以及所述大腿杆(702)远离所述第二舵臂(605)的一端铰接有小腿杆(703)，所述大腿支撑杆(701)以及所述小腿杆(703)上铰接有羽毛片(3)，所述小腿杆(703)的底端固接有仿生爪(704)。
9.根据权利要求7所述的五翼仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述尾翼...
【技术特征摘要】
1.一种五翼仿生扑翼飞行器，其特征在于：包括机身骨架(1)，所述机身骨架(1)上依次安装有翅膀单元、控制单元、腿部单元以及尾翼单元；
2.根据权利要求1所述的五翼仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述翅膀扑动机构包括固接在所述机身骨架(1)前端的无刷电机(101)，所述无刷电机(101)的输出轴传动连接有第一齿轮(102)，所述第一齿轮(102)的内侧同轴连接有第二齿轮(103)，所述第二齿轮(103)啮合有第三齿轮(104)，所述第一齿轮(102)与所述第三齿轮(104)分别通过齿轮轴(108)与所述机身骨架(1)转动连接，与所述第三齿轮(104)转动连接的齿轮轴(108)上固接有曲柄(105)，所述曲柄(105)远离所述机身骨架(1)，所述曲柄(105)远离所述齿轮轴(108)的一端通过球形铰链连接有第一连杆(106)，所述第一连杆(106)远离所述曲柄(105)的一端通过球形铰链连接有摇杆(107)，所述摇杆(107)与所述机身骨架(1)转动连接，所述摇杆(107)上铰接所述前肢变形机构，所述无刷电机(101)与所述控制单元电性连接。
3.根据权利要求2所述的五翼仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述折叠驱动机构包括固接在所述机身骨架(1)上的直线导轨(201)，所述直线导轨(201)上滑动连接有滑块(202)，所述滑块(202)的后端铰接有第二连杆(203)，所述机身骨架(1)的顶端固接有第四舵机(204)，所述第四舵机(204)的输出轴固定连接有第一舵臂(205)，所述第一舵臂(205)远离所述第四舵机(204)的一端与所述第二连杆(203)远离所述滑块(202)的一端转动连接，所述滑块(202)的两端铰接所述前肢变形机构，所述第四舵机(204)与所述控制单元电性连接。
4.根据权利要求3所述的五翼仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述前肢变形机构包括与所述摇杆(107)铰接的第一旋杆(301)，所述第一旋杆(301)远离所述摇杆(107)的一端铰接有第三旋杆(303)，所述第三旋杆(303)远离所述第一旋杆(301)的一端铰接有第四旋杆(304)的端点，所述第四旋杆(304)上铰接有第二旋杆(302)，所述第二旋杆(302)远离所述第三旋杆(303)的一端与所述滑块(202)铰接，所述第一旋杆(301)、所述第二旋杆(302)、所述第三旋杆(303)和所述第四旋杆(304)上分别铰接所述羽毛机构。
5.根据权利要求4所述的五翼仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述羽毛机构包括初级羽毛片(401)和次级羽毛片(402)，所述初级羽毛片(401)与所述第一旋杆(301)、所述第二旋杆(302)和所述第三旋杆(303)铰接，所述次级羽毛片(402)与所述第四旋...
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