[发明专利]一种基于压电驱动的扑旋翼飞行器及驱动方法

权利要求书

1.一种基于压电驱动的扑旋翼飞行器，其特征在于：包括基座(1)，分别安装在基座(1)下端左右两侧安装槽中相对于基座(1)镜像设置的左压电片(2)和右压电片(3)，安装在左压电片(2)和右压电片(3)上端的半菱形柔性放大机构(4)，安装在半菱形柔性放大机构(4)上端的柔性关节(5)以及分别安装在柔性关节(5)左右两侧的左边翼(6)和右边翼(7)；所述基座(1)的下端左右两侧均开有一个安装槽，其中间设置有“门”形支撑柱，所述“门”形支撑柱上端中间位置开有一个通孔且一体化设置有一个圆柱形凸台(1-1)，所述圆柱形凸台(1-1)为中空结构；所述半菱形柔性放大机构(4)穿过基座(1)的“门”形支撑柱，半菱形柔性放大机构(4)的左右两侧分别开有一个安装槽，同时上端中间位置一体化设置有输出杆(4-1)，所述左压电片(2)和右压电片(3)的上端分别安装在半菱形柔性放大机构(4)左右两侧的安装槽中，所述输出杆(4-1)穿过基座(1)中“门”形支撑柱上端的通孔并穿出圆柱形凸台(1-1)；所述柔性关节(5)呈对称的“口”字形结构，其上下端中间位置各开有一个通孔，其左右两端设置有伸出部分并开有安装槽，其“口”字上端的左右两端拐角位置均设置有由一个水平方向柔性铰链和一个竖直方向柔性铰链构成的转动柔性铰链组合，所述左边翼(6)和右边翼(7)分别以正向和反向方式安装在柔性关节(5)的左右两端伸出部分的安装槽中，所述输出杆(4-1)的上端以过盈配合方式与旋转轴承(8)的内圈连接，旋转轴承(8)的外圈以过盈配合方式与柔性关节(5)的上端通孔连接，所述基座(1)中的圆柱形凸台(1-1)以过盈配合方式与旋转轴承(8)的内圈连接，旋转轴承(8)的外圈以过盈配合方式与柔性关节(5)的下端通孔连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于压电驱动的扑旋翼飞行器，其特征在于：所述半菱形柔性放大机构(4)和柔性关节(5)均为柔性传动机构。

3.根据权利要求1所述的一种基于压电驱动的扑旋翼飞行器，其特征在于：所述基座(1)、半菱形柔性放大机构(4)和柔性关节(5)这三个关键零件均采用一体化加工技术进行制造。

4.权利要求1-3任一项所述基于压电驱动的扑旋翼飞行器的驱动方法，其特征在于：当给左压电片(2)和右压电片(3)同时施加正电压时，两个压电片的上端都向外侧弯曲，进而等效地给半菱形柔性放大机构(4)施加水平拉伸作用；当给左压电片(2)和右压电片(3)同时施加负电压时，两个压电片的上端都向内侧弯曲，进而等效地给半菱形柔性放大机构(4)施加水平压缩作用；所述半菱形柔性放大机构(4)在受到水平拉伸作用和水平压缩作用下产生相应的柔性变形，进而驱动输出杆(4-1)沿竖直方向分别进行向下和向上运动；所述柔性关节(5)中的两对转动柔性铰链组合在输出杆(4-1)的驱动下产生柔性变形，使得柔性关节(5)中左右两边的伸出部分分别以左右两边的转动柔性铰链组合为转轴产生上下摆动运动，进而驱动左边翼(6)和右边翼(7)上下扑动运动，扑动过程中由于气动原因会给左边翼(6)和右边翼(7)产生一对反向推力，反向推力所构成的力偶驱动左边翼(6)、右边翼(7)和柔性关节(5)一同绕基座(1)上端的圆柱形凸台(1-1)进行旋转。