[发明专利]一种电磁驱动的微型扑翼机

说明书

技术领域

本发明涉及仿生飞行器，扑翼飞行器领域，特别是采用电磁驱动的微型扑翼机。

背景技术

微型扑翼机是仿生飞行器的一种，通过模拟鸟类拍打翅膀的动作，从而产生升力和推力维持飞行。目前研究内容主要集中在扑翼的结构和扑翼的驱动装置上。

在扑翼的结构研究上，由于扑翼机的扑翼在上扑和下扑的过程中，产生的升力不对称，下扑产生有利的向上升力，而上扑则产生不利的反向升力，造成扑动周期内向上升力的合力偏小，效率低下。为了弥补缺陷，研究人员进行了扑翼结构方面的改进，主要通过使用机械装置改变扑翼在上扑和下扑的有效展翅面积，使下扑时的展翅面积大于上扑时的面积，来达到增加扑动周期内的升力合力。中国专利CN102381476A 公开的一种微型半主动折叠扑翼，下扑时扑翼完全张开，展翅面积最大，上扑时扑翼有一定角度的折叠，减小展翅面积，从而达到增加扑动周期内升力合力的目的。但上扑时展翅面积仅有一定程度的减少，效率依然较低。

在扑翼的驱动装置研究上，目前普遍利用电机配合机械传动装置作为动力来源系统。中国专利CN103274049A公开了一种电磁动力驱动系统，在机体安装一个螺旋线圈和一个永磁体，通过磁极间引力、斥力的周期变化，带动左右两翅同步上下振动，产生升力。其不足之处是，采用的是一定频率的方波电流使螺旋线圈产生磁性，其磁场强度不变，但是螺旋线圈与永磁体间的磁力是与距离的平方成反比关系，因此造成扑翼上下扑动力的不对称，使得飞行不够稳定。

发明内容

为克服上扑时展翅面积过大造成的升力合力较低，以及克服磁力不稳定造成的扑翼动力不对称的不足，本发明提供了一种微型扑翼机的电磁结构装置，可以同步控制机身电磁线圈和翼翅电磁线圈，动力输出稳定，效率得到较大提高。

本发明采取以下技术方案实现上述目的：

一种电磁驱动微型扑翼机，包括机身1、活塞筒2、交流电源101、上电磁线圈3、永磁体套4、永磁体41、下电磁线圈5、左活动杆6、右活动杆7、左翼转轴8、右翼转轴9、左翼骨架20、右翼骨架21、左翼翅页18、右翼翅页19，其中活塞筒2、交流电源101内置于机身1框架内，上电磁线圈3和下电磁线圈5分别置于活塞筒2上下两端，交流电源101与上电磁线圈3和下电磁线圈5相连，永磁体套4位于活塞筒2的中部，永磁体41内置于永磁体套4内，左活动杆6、右活动杆7的一端分别固定连接在永磁体套4左右两边，左活动杆6、右活动杆7的另一端分别与左翼转轴8、右翼转轴9固定连接，左翼转轴8、右翼转轴9分别固定连接于左翼骨架20、右翼骨架21的端部，左翼翅页18的右端、右翼翅页19的左端分别固定连接在左翼骨架20、右翼骨架21上。

机身1内置的交流电源101给上电磁线圈3、下电磁线圈5输入交变电流，输入正向电流时，上电磁线圈3对永磁体41产生引力，下电磁线圈5对永磁体41产生斥力，永磁体41带动永磁体套4向上运动，带左活动杆6、右活动杆7一起向下运动，左活动杆6、右活动杆7又牵连左翼骨架20、右翼骨架21做下扑动作。输入负向电流时，上电磁线圈3对永磁体41产生斥力，下电磁线圈5对永磁体41产生引力，永磁体41带动永磁体套4向下运动，带左活动杆6、右活动杆7一起向上运动，左活动杆6、右活动杆7又牵连左翼骨架20、右翼骨架21做上扑动作。这样永磁体在活塞筒内上下往复运动时，翼翅也就跟着上下扑动。由于有上下两个线圈提供动力， 克服了只有一个线圈产生的磁力随着行程距离波动大的缺点，使得动力输出更稳定。

所述的左翼骨架20、右翼骨架21上还分别安装有左翼连接杆16、右翼连接杆17、左翼电磁线圈10及1001、右翼电磁线圈13及1301、左翼永磁体11、右翼永磁体14，其中左翼连接杆16的右端、右翼连接杆17的左端分别安装有左翼永磁体11、右翼永磁体14，左翼电磁线圈10及1001、右翼电磁线圈13及1301分别安装在左翼骨架20的右端、右翼骨架21的左端，分别与左翼永磁体11、右翼永磁体14相对，左翼连接杆16的左端、右翼连接杆17的右端分别与左翼翅页18右端边缘、右翼翅页19左端边缘柔性铰链连接，左翼电磁线圈10及1001、右翼电磁线圈13及1301与交流电源101连接。