[实用新型]一种仿昆虫飞行器的扑翼机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及扑翼飞行器的驱动机构，尤其涉及一种仿昆虫飞行器的扑翼机构。

背景技术

现有的飞行器可分为固定翼飞行器、旋翼飞行器和扑翼飞行器。扑翼飞行器是模仿鸟类或昆虫，采用扑翼飞行模式的飞行器。扑翼飞行器仅通过一对翅膀同时提供升力和推力，具有结构紧凑、气动效率高、机动性好等特点。与固定翼飞行器和旋翼飞行器不同，扑翼飞行器无法用传统的稳态空气动力学理论来解释，而目前针对低雷诺数、非定常流场的空气动力学理论还在发展当中。扑翼飞行器独特的结构特点和运动形式是保证其具有较高气动效率的必要条件。

自然界中飞行生物飞行时翅膀的运动是极其复杂的，这种复杂的运动使其充分利用了空气动力学效应。蜂鸟和蜜蜂等昆虫具有悬停、倒飞、急停等飞行能力，这得益于其翅膀特殊的运动模式，这些飞行生物的翅膀不仅具有往复的扑动，还结合有翼面的摆动和扭转，复合运动的结果使其翼尖运行轨迹形成一个接近横置的“8”字形。这种“8”字形运动轨迹使翼面在扑动运动的每一个位置都能产生正的升力。目前的扑翼飞行器大多只能实现翼面的扑动，只有少数扑翼飞行器能够实现“8”字形翼尖轨迹运动。

现有的扑翼驱动机构中能实现8字形扑翼轨迹的不多，现有“8”字形轨迹的扑翼驱动机构中，有一部分可以通过改变零件尺寸或者初始安装状态来得到不同的8字形轨迹，但是8字形穿过两圆的对称轴线相对于机体的位置也随之发生较大的变动。这使得每次变换都必须重新调整扑翼驱动机构与飞行器机体的相对位置。还有一些“8”字形扑翼驱动机构无法实现翼面的有效扭转，并且需要复杂的运动放大机构和较大的运动空间，不利于飞行器的微小化。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、紧凑的仿昆虫飞行器的扑翼机构，该机构能够实现翼尖轨迹为“8”字形的复合扑翼运动，能够实现翼面的主动扭转，并且在通过更换零件或者改变初始安装状态改变8字形轨迹时，8字形穿过两圆的对称轴线始终保持相对机体不变。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种仿昆虫飞行器的扑翼机构，包括机体、平面8字形轨迹生成机构、翼杆和连接节，所述机体由左端板、右端板和定位套筒构成，所述平面8字形轨迹生成机构由曲柄滑块机构和曲柄摇杆机构构成，所述曲柄滑块机构包括主动齿轮、水平连杆和滑块，所述曲柄摇杆机构包括从动齿轮、竖直连杆和摆轨；

所述主动齿轮、从动齿轮、摆轨的转动轴心固定于机体上；曲柄滑块机构中的滑块通过导杆与曲柄摇杆机构中的摆轨形成滑动副；水平连杆的一端与主动齿轮铰接，另一端与滑块铰接；竖直连杆的一端与从动齿轮铰接，另一端与摆轨形成滑动副；翼杆包括内翼杆和外翼杆，内翼杆和外翼杆形成滑动副，内翼杆通过万向节与滑块连接；万向节一端固接于滑块上，另一端固接于内翼杆上；外翼杆与连接节形成转动副。

所述主动齿轮和从动齿轮直接通过齿轮啮合，其传动比为1:1。

连接节由转动体和摆动体组成，转动体与机体以转动副相连，转动体和摆动体以转动副相连，摆动体还与外翼杆的一端以转动副相连。

主动齿轮的中心与摆轨的中心，在同一水平线上。

本实用新型与现有的技术相比具有以下优点：

（1）通过一个电机提供动力输出，形成滑块的前后往复运动和上下摆动，两种运动的合成形成了滑块的“8”字形运动轨迹，机构紧凑，可靠性高。

（2）滑块两侧通过万向节与翼杆相连，确保滑块的平动和转动都能传递给翼杆，同时实现翼杆的摆动与主动扭转。

（3）内翼杆与外翼杆形成滑动副，并以连接节为共同的摆动支点，消除了内翼杆多余的轴向运动，放大了内翼杆前后和上下的摆动。

（4）本实用新型技术手段简便易行，具有积极的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型平面8字形轨迹生成机构原理图；

图2为本实用新型整体结构示意图；

图3为本实用新型左端板一侧面的局部结构示意图；

图4为本实用新型连接节部分的局部结构示意图；

图5为本实用新型扑翼在8字形轨迹不同位置产生的主动扭转示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。

实施例