[实用新型]机械鸟的扑动机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及仿生扑翼飞行机器人(俗称机器飞鸟)的扑动系统，尤其涉及一种机械鸟的扑动机构。

背景技术

扑翼的飞行方式广泛存在于自然界飞行生物的飞行之中，扑翼飞行囊括了固定翼飞行和旋翼飞行的优点，可以快速的起飞、加速和悬停，具有高度机动性和灵活性。飞行生物的飞行方式大致可以分为三类：低频率的扑动飞行，如许多大型鸟类(鹰、鹫、大雁、海鸥、天鹅等)，翼展较长较大，扑动频率较低，从零到数十赫兹不等，采用低频率的扑动和滑翔相结合的扑动形式；中频的扑动飞行，主要为体形中等的鸟类(如燕子、麻雀、鸽子等)，翅膀不太大，扑动频率相对较高，极少采用滑翔方式；高频的扑动飞行，这种飞行方式是采用频率极高、翅膀的运动规律复杂的扑翼形式，如蜂鸟及体形更小的鸟类和大多数昆虫，扑动频率约为60～80赫兹，能够在空中实现前进、后退、悬停和其它一些高难度的机动飞行。

超小型飞行器主要是尺寸大小介于无人飞机(一般10m以内)和微型飞行器(一般10cm以内)之间的一类飞行器，一般指外形尺寸在1m以内。在超小型飞行器方面，和固定翼布局相比，仿生扑翼在气动方面，优势非常明显，但是，仿生扑翼的布局首先给超小型飞行器的结构设计带来了极大的挑战，尤其是在扑翼的结构、材料以及运动机构的微小型化设计方面面临着较多的技术难题。扑动装置是仿生超小型飞行器中的核心组成部分，扑动装置的优劣将对超小型仿生飞行器产生极大的影响。另外，在超小型扑翼飞行器的扑动方式上，比较适合采用低频、中频扑动，也适合采用电机驱动。

自然界中飞鸟在飞行时翅膀的运动是三维的，存在着拍打、摆动和扭转，在设计扑动装置时，必须满足扑翼的这种运动方式。目前，在超小型扑翼飞行器方面，扑动装置采用的是一维的拍打运动，有些采用一维拍打运动结合飞行器尾部舵面控制，都没有实现真正意义上的扑翼三维飞行运动。在拍打运动方面，所采用的机构是曲柄连杆机构或者曲柄滑块机构。曲柄连杆机构存在着左右扑翼运动不严格对称的情况，增加了飞行的不稳定性，且提供的拍打力量不大。曲柄滑块机构高度方向尺寸较大，滑块机构不容易减小重量，也不容易提供较大的拍打力量，不太适合超小型飞行器对尺寸的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了提供一种机械鸟的扑动机构，主要是仿生飞鸟的低频、中频扑动飞行，它能够实现仿生飞鸟翅膀的拍打、扭转和摆动的三维飞行运动。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

机械鸟的扑动机构，其特征在于，该扑动机构主要由拍打系统、扭转系统和摆动系统组成，所述的拍打系统包括支架8、支架24、摇杆29、摇杆30、齿轮23、齿轮35、曲柄26、曲柄33、销轴27、销轴32、轴7、轴18、轴25、轴34、轴36、轴10、轴16、齿轮9、齿轮17、齿轮11、齿轮15、齿轮13，电机5组成，电机5与齿轮13、齿轮11、齿轮9、齿轮23、齿轮15、齿轮17、齿轮35啮合连接，所述的曲柄26、摇杆29、曲柄33、摇杆30连接左右扑翼，驱动左右扑翼同步拍打运动；所述的扭转系统包括圆柱支架1、圆柱支架6，半圆柱环3，齿环2，齿轮14，电机12组成，电机12通过齿轮14、齿环2啮合连接左右扑翼，驱动左右扑翼同步扭转运动；所述的摆动系统包括基座19，圆柱环38，基座齿轮21，齿轮20，支撑22、支撑37，电机4组成，电机4通过齿轮20、齿轮21啮合连接左右扑翼，驱动左右扑翼协调摆动转向。

所述的电机5经过两条传动链，分别驱动左右扑翼。

所述的电机5经过两条传动链中的一条驱动右扑翼，其传动链是经过齿轮13、齿轮11、齿轮15啮合传动，齿轮15经过轴16与齿轮17固定连接，轴16通过圆柱副与支架8相连，齿轮17与齿轮35啮合传动，齿轮35、销轴32与曲柄33固定连接，齿轮35通过轴18与支架8经圆柱副相连，曲柄33通过轴32与支架24经圆柱副相连，销轴32可在滑槽31内滑动，驱动摇杆30上下拍打运动；所述的电机5经过两条传动链中的另一条驱动左扑翼，其传动链是经过齿轮13、齿轮11啮合传动，齿轮11经过轴10与齿轮9固定连接，轴10通过圆柱副与支架8相连，齿轮9与齿轮23啮合传动，齿轮23、销轴27与曲柄26固定连接，齿轮23通过轴7与支架8经圆柱副相连，曲柄26通过轴27与支架24经圆柱副相连，销轴27可在滑槽28内滑动，驱动摇杆29上下拍打运动。