[发明专利]基于柔性铰链的双压电驱动器式微扑翼飞行器

权利要求书

1.一种基于柔性铰链的双压电驱动器式微扑翼飞行器，其特征在于，包括：两个弯曲梁式双晶片压电驱动器，两套中心对称分布的传动机构，机身外框架以及两个翅膀；其中：所述传动机构是一四连杆传动机构，传动机构的固定端和机身外框架相连接；所述弯曲梁式双晶片压电驱动器的两端分别为一宽边和一窄边，其中所述窄边与传动机构相连接并作为传动机构的输入连杆，所述宽边和机身外框架相连接；两个翅膀通过翅膀根部的被动扭转铰链与传动机构的输出端相连接；外框架环绕飞行器外围，将传动机构中的十字形杆和两个弯曲梁式双晶片压电驱动器根部连接在一起，形成四连杆机构中的固定连杆；两个弯曲梁式双晶片压电驱动器在电压激励下产生弯曲，带动传动机构运动，传动机构将运动放大后传递给连接在输出端的翅膀，产生拍打运动；翅膀在与空气相互作用下，通过被动扭转铰链产生翅膀的转动；翅膀的这两种运动相结合产生飞行器运动所需的升力和前推力。

2.根据权利要求1所述的基于柔性铰链的双压电驱动器式微扑翼飞行器，其特征在于：所述双晶片悬臂梁式压电驱动器，包含两层主动运动的压电陶瓷层和一层被动运动的碳纤维层，以及一个为了增加输出位移添加的刚性延伸段，该驱动器上下两层为等腰梯形形状的压电陶瓷片，中间层为碳纤维，沿着梯形高方向与梯形窄边相连延伸出玻璃纤维的延伸端；使用时驱动器的宽边与机身外框架固定，其余结构悬空，形成悬臂梁式结构，上下两片压电陶瓷片在外加电压作用下分别发生不相同的伸长，引起整个悬臂梁式结构的弯曲，在梁末端实现位移的输出。

3.根据权利要求2所述的基于柔性铰链的双压电驱动器式微扑翼飞行器，其特征在于：所述的传动机构为“s”型，两套传动机构集成在作为固定端的同一个十字形连杆上。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于柔性铰链的双压电驱动器式微扑翼飞行器，其特征在于：所述的两个弯曲梁式双晶片压电驱动器分别控制左右两个翅膀，两个弯曲梁式双晶片压电驱动器在平衡位置时共线分布。

5.根据权利要求1-3任一项所述的基于柔性铰链的双压电驱动器式微扑翼飞行器，其特征在于：所述的外框架，传动机构都是由三层结构叠合而成，中间柔性层材料是聚酰亚胺，两侧刚性材料为碳纤维。

6.根据权利要求5所述的基于柔性铰链的双压电驱动器式微扑翼飞行器，其特征在于：所述的外框架包围飞行器一周作为刚性支撑结构，其上面布置飞行器自控飞行所需的传感器，信号控制电路，携带式电源结构。

7.根据权利要求1所述的基于柔性铰链的双压电驱动器式微扑翼飞行器，其特征在于：所述的翅膀的翅脉为碳纤维或金属材料，翅膜为聚酯薄膜或聚酰亚胺膜。

8.根据权利要求7所述的基于柔性铰链的双压电驱动器式微扑翼飞行器，其特征在于：所述的翅膀上的翅膜外轮廓服从β函数相关的复合函数，翅膀根部的柔性铰链提供翅膀被动扭转的自由度。

9.根据权利要求1所述的基于柔性铰链的双压电驱动器式微扑翼飞行器，其特征在于：所述的飞行器翼展小于3cm。