[发明专利]一种微型机械式可控扑旋翼飞行器及其制造方法和控制方法

权利要求书

1.一种微型机械式可控扑旋翼飞行器，其特征在于，包括机翼、机身、动力装置、传动机构、转向控制系统和前飞控制系统；

所述机翼为两个相同的薄膜翼，机翼根部圆孔与传动机构的机翼连杆相连，机翼根部与传动机构中内杆轴承铰接；

所述机身为圆柱型，包括底座、端盖和侧壁；侧壁固定在圆形底座上，顶端由端盖覆盖；

所述动力装置包括微型电源、微型电机和电源输出控制器，微型电源、微型电机与电源输出控制器用导线连成控制回路；微型电源、电源输出控制器安装在机身的底座上，微型电机固定在传动机构的齿轮支架上，微型电机输出轴与传动装置中的小齿轮固连；微型电源用于给微型电机、电源输出控制器、转向控制系统及前飞控制系统供电，微型电机用于驱动机翼的运动，电源输出控制器用于控制微型电机的输出功率及转速；

所述传动机构包括齿轮支架、小齿轮、大齿轮、套筒、内杆、传动连杆、机翼连杆、套筒轴承和内杆轴承，齿轮支架固定在机身底座上；小齿轮固定在微型电机输出轴上，大齿轮安装在齿轮支座的齿轮固定轴上，小齿轮和大齿轮在同一平面内啮合并垂直于底座；传动连杆一端与大齿轮的偏心孔相连，另一端穿过套筒侧壁沟槽与内杆上的圆孔相连；将套筒开有沟槽的一端垂直固定在机身底座上；内杆置于在套筒内，与传动连杆连接后能够在套筒内垂直滑动；套筒轴承安装于套筒顶部；内杆轴承安装于内杆顶部；内杆轴承与机翼的主梁的根部铰接；机翼连杆一端与套筒轴承铰接，另一端与机翼的主梁的根部孔相连；

所述转向控制系统包括两个转向控制面、两根驱动轴、两根舵机连杆、两个舵机以及与前飞控制系统共用的舵机控制器，转向控制面采用对称翼型；驱动轴一端穿过机身侧壁上的圆孔并与转向控制面连接，另一端嵌在套筒的圆孔上；舵机连杆一端与舵机舵盘连接，另一端与驱动轴金属片上的圆孔连接；舵机固定在机身底座上并用导线连接舵机控制器；所述转向控制系统通过舵机同步等幅控制两个转向控制面同向偏转实现转向控制；

所述前飞控制系统包括两个前飞控制面、一根驱动轴A、一个舵机连杆A和一个舵机A，前飞控制面采用对称翼型；驱动轴A分别从机身侧壁的一组圆孔和套筒上的一组圆孔穿过，两端与前飞控制面连接；舵机连杆A一端与舵机A舵盘连接，另一端与驱动轴A金属片上的圆孔连接；舵机A固定在机身底座上；舵机A与舵机控制器采用导线连接；所述前飞控制系统通过舵机A同步等幅控制两个前飞控制面反向偏转实现前飞控制。

2.根据权利要求1所述的一种微型机械式可控扑旋翼飞行器，其特征在于，所述的机翼包括主梁、长辅梁、短辅梁和翼膜；主梁与短辅梁、长辅梁共面，短辅梁与主梁垂直，长辅梁在主梁与短辅梁之间，与主梁夹角在30°至60°之间；短辅梁及长辅梁根部与主梁连接，连接点位于主梁根部附近圆孔外靠近主梁尖部一侧；翼膜粘在主梁和短辅梁及长辅梁所构成的平面上；机翼平面与水平面夹角在15°至20°之间；主梁根部圆孔与传动机构的机翼连杆相连；主梁根部与传动机构中内杆轴承铰接。

3.根据权利要求1所述的一种微型机械式可控扑旋翼飞行器，其特征在于，所述的微型电源采用可充电式锂电池，微型电机采用无刷电机，电源输出控制器采用带有无线电收发装置的控制电路板。

4.根据权利要求1所述的一种微型机械式可控扑旋翼飞行器，其特征在于，所述的舵机、舵机A采用微型控制舵机。

5.一种微型机械式可控扑旋翼飞行器的控制方法，其特征在于，具体如下：

(1)垂直起降及悬停：通过调整微型电源输出功率控制微型电机转速，改变机翼的垂直振荡频率，从而改变机翼产生的力矩大小及旋转速度，继而产生可变升力；当升力大于飞行器重量时实现垂直起飞，当升力近似等于飞行器重量时实现空中悬停，当升力小于飞行器重量时实现垂直降落；

(2)转向控制：利用机翼旋转产生的下洗气流，通过机身外侧的转向控制面实现转向控制；当机翼在旋转运动中产生的下洗气流流过转向控制面时，产生于转向控制面上的力形成水平面内绕垂直振荡轴的力偶，驱动机身旋转，实现转向控制；

(3)前飞控制：利用机翼旋转产生的下洗气流，通过机身外侧的前飞控制面实现前飞控制；当机翼在旋转运动中产生的下洗气流流过前飞控制面时，产生于前飞控制面上的力形成水平面内沿某个方向的合力，驱动飞行器前飞，实现前飞控制。