[发明专利]微型飞行器扑翼及转向装置

说明书

技术领域

本发明属于微型飞行器设计领域，涉及一种微型飞行器扑翼及转向装置。

背景技术

自然界的昆虫、鸟类等飞行生物虽然翅膀的形态和结构各异，但都是采用扑翼的飞行方式。仿生学及空气动力学研究结果表明，在翼展小于15cm时，扑翼飞行比固定翼和旋翼飞行方式更具有优势。扑翼飞行与固定翼和旋翼飞行相比，具有如原地或小场地起飞，良好的飞行机动性和一定的空中悬停性能，长距离飞行能耗较少等特点。仿生扑翼飞行器是模仿鸟类和昆虫飞行、基于仿生学原理设计制造的一种新型飞行器。扑翼飞行器具有广泛的用途，如在军事上可用于敌情侦察、目标追踪、电子干扰、中继通信、主动进攻及防御等。在民用上可用于如环境及灾情监测、交通道路监控、农业勘测、航空摄影等。

扑翼及转向机构是扑翼飞行器能实现正常飞行和转向的关键。由于微型飞行器承载能力有限，故除了实现扑翼及转向动作外，还对扑翼飞行器扑翼及转向机构有重量轻、效率高、性能好等要求。目前已有的扑翼及转向装置，大都结构复杂，较难实现微型化。因此设计出一种结构简单，能实现扑翼及转向功能的微型装置尤为重要。

发明内容

本发明的目的是针对现有微型飞行器扑翼及转向装置设计中存在的问题，提供了一种结构简单、控制方便、成本较低的微型飞行器扑翼及转向装置。

本发明采用的技术方案为：一种微型飞行器扑翼及转向装置，包括扑翼装置及转向装置；

所述扑翼装置包括扑翼摇杆、圆柱销、连接板、驱动电机、连杆、安装架、双层齿轮、大齿轮和小齿轮，所述安装架的两侧通过圆柱销对称活动安装两个连接板，两个连接板的外端通过圆柱销均连接到扑翼摇杆，所述驱动电机固定在安装架下部外侧，驱动电机与一级小齿轮相连，一级小齿轮与双层齿轮中的大齿轮啮合，双层齿轮中的小齿轮与两侧的二级大齿轮啮合，两个二级大齿轮分别与两个连杆的下端连接，连杆上端分别与两个所述连接板相连；

所述转向装置包括转向杆、尾翼支撑板、转向电机、摆臂、转动件和摆动架，所述尾翼支撑板前端与安装架连接，后端为向上凸起板，所述转向杆为长圆柱杆，尾部细端穿过所述摆臂两臂对应圆柱孔，头部为圆柱筒，套在扑翼摇杆细端；所述摆动架底部与转向电机输出轴相连，中部为圆弧形槽，上端中部竖直方向开有长方形通孔，所述转动件安装在摆动架长方形孔内；所述摆臂为Y型，两臂顶端为圆柱筒，套住转向杆细端，下端为圆柱杆，穿过转动件圆柱孔，中心为圆柱筒，套在尾翼支撑板凸出板内的圆柱销上，摆臂可绕圆柱销转动；

一对薄膜翅膀分别固定在两个所述扑翼摇杆和所述转向杆上。

作为优选，所述连接板分为左翼连接板和右翼连接板，其中左翼连接板与安装架连接端为U型结构，右翼连接板与安装架连接端为T型结构，连接板外端与扑翼摇杆相连，内端通过圆柱销固定在安装架上部槽内，右翼连接板T型结构位于左翼连接板U型结构内。

作为优选，所述扑翼摇杆为圆柱形长杆，其中与连接板连接的一端稍细，细端一部分插入对应连接板孔中，另一部分用于带动转向杆运动，其余部分用于固定薄膜翅膀。

作为优选，所述连接板中部与连杆相连。

作为优选，所述尾翼支撑板前端为十字型结构，插入对应安装架一侧十字型槽中。

作为优选，所述薄膜翅膀为1/4圆形结构，其中一直边固定在扑翼摇杆上，另一直边固定在转向杆上。

扑翼系统采用二级减速齿轮传动方式，当驱动电机转动时，带动一级小齿轮转动，一级小齿轮带动啮合的双层齿轮的大齿轮转动，双层齿轮的小齿轮带动两边啮合的二级大齿轮转动，二级大齿轮带动连杆运动，连杆带动左、右翼连接板及扑翼摇杆上下摆动，从而实现翅膀的扑动。当转向电机转动时，转向电机带动摆动架摆动，摆动架内转动件带动摆臂绕圆柱销转动，使两转向杆角度发生偏转，实现飞行器的转向。

本发明的有益效果：

1.扑翼装置及转向装置连接为一个整体，有利于扑翼飞行器的微型化。扑翼及转向装置结构简单，组成构件多为标准件，可应用于飞鸟玩具及微型扑翼飞行器。

2.采用曲柄摇杆机构实现扑翼运动，运动副为低副面接触，压强较小，可以承受较大的载荷。采用二级减速齿轮传动方式，可以实现较高的传动比，有利于节省空间和实现扑翼飞行器微型化。

3.相对于控制尾翼改变转向，通过改变翅膀迎角更容易实现大角度转弯。转向装置具有灵活小巧、控制简单、制造成本低等特点。

附图说明

图1是微型飞行器扑翼及转向装置整体结构图；

图2是扑翼系统结构示意图；

图3是扑翼摇杆与转向连杆连接图；