[发明专利]一种翅膀具有三自由度的扑翼飞行器

说明书

一种翅膀具有三自由度的扑翼飞行器，属于仿生扑翼飞行器领域。该扑翼飞行器左前部调控机构和右前部调控机构、左后部调控机构和右后部调控机构两两对称分布在机身左右两侧，并都可独立运动。前部调控机构和后部调控机构相互配合下，可以高度模仿鸟类飞行时翅膀扑动、扭转和前后扫掠三种运动，为扑翼飞行器提供足够的推力与升力。该扑翼飞行器机动灵活，飞行效率高，若装备图传等设备将在航拍、地理测量、交通执勤、军事侦查和抢险救灾等领域发挥重大作用。

技术领域：

本发明属于飞行器技术领域，具体涉及一种仿生扑翼飞行器。

背景技术：

扑翼微型飞行器是模仿鸟类或昆虫的新概念飞行器，相比旋翼和固定翼微型飞行器在升力、速度、微型化、飞行灵活性、视觉隐蔽性等方面有天然优势。在现有的扑翼飞行器中，飞行驱动机构的设计大多是单自由度上下扑动，灵活度相对较低，且具有较大的不稳定性，飞行效率低，耗能较大等问题。在真实的鸟类飞行过程中，翅膀的扑动在三维空间中进行复杂的上下扑动、扭转和前后扫掠运动，扑翼飞行器很难进行完全模拟。

该扑翼飞行器通过对鸟类翅膀运动长期观测，设计出了具有多种自由度的驱动机构，使扑翼飞行器的扑翼可同时进行扑动、扭转和前后扫掠运动，较好模仿了鸟类翅膀的运动，从而具有飞行效率高、操纵灵活的优点。

发明内容：

本发明目的是发明一种高度仿鸟类飞行，机械效率高，飞行灵活自如的仿生扑翼飞行器。

本发明采用如下技术方案：一种翅膀具有三自由度的扑翼飞行器包括左机翼、左机翼支架、左前部调控机构、左旋转关节轴承、机身、右旋转关节轴承、右机翼支架、右机翼、右前部调控机构、驱动系统、右后部调控机构、左后部调控机构。机身为框架结构，采用碳纤维材料，机身由左机架、右机架和横向机架组成，左机架和右机架固连在横向机架上；驱动系统包括无刷电机、第一级减速小齿轮、双联减速齿轮、第二级减速大齿轮、锂电池、电机调速装置和无线电导航控制装置；左机翼支架和右机翼支架形状和结构均相同，分别对称分布于机身两侧，采用碳纤维材料；左机翼支架由左横向机翼支架、左竖向机翼支架组成，右机翼支架由右横向机翼支架、右竖向机翼支架组成；左前部调控机构和右前部调控机构的结构和工作原理均相同，分别对称分布于机身左右两侧，由驱动系统第二级减速大齿轮输出轴带动同步转动；左后部调控机构和右后部调控机构的结构和工作原理均相同，分别对称分布在机身左右两侧。

左前部调控机构包括左滚轮轨道、左滚轮、左滚轮齿轮、左滚轮传动齿轮、左接头、左滚轮舵机接线针脚、左滚轮舵机接线换向滑环、左滚轮舵机、左保持架；右前部调控机构包括右滚轮轨道、右滚轮、右滚轮齿轮、右滚轮传动齿轮、右接头、右滚轮舵机接线针脚、右滚轮舵机接线换向滑环、右滚轮舵机、右保持架；左滚轮轨道与右滚轮轨道通过第二级减速大齿轮输出轴相连，对称分布在机身左右两侧并可保持同步转动；左滚轮舵机和右滚轮舵机可分别单独驱动左前部调控机构和右前部调控机构沿左滚轮轨道、右滚轮轨道滚动；左横向机翼支架和右横向机翼支架末端分别与左接头、右接头固连，左接头、右接头又分别通过安装在左保持架、右保持架内的轴承与左保持架和右保持架相连；