[发明专利]一种可变幅度及俯仰角的新型扑翼扑动结构

说明书

本发明公开了一种可变幅度及俯仰角的新型扑翼扑动结构，利用曲柄轴做圆锥状转动带动扑翼的上下正弦扑动，利用涡轮蜗杆结构工作带动翅架与曲柄轴相对位置改变，从而改变翅架扑动幅度，利用方体结构转动带动翅架转动从而改变翅架扑动俯仰角。本发明在紧凑的结构中同时实现了翅翼的扑动、变幅和变角，且互不影响，结构简单，效率高，可有效解决现行扑翼结构无法实现悬停、前进、后退、转向、上升、下降等复杂运动的控制及切换的不足。

技术领域

本发明涉及一种新型扑翼扑动结构，尤其是一种可变幅度及俯仰角的新型扑翼扑动结构，该结构能用在仿生扑翼机上，使其实现悬停、前进、后退、转向、上升、下降等复杂运动姿态的控制及切换。

背景技术

目前，在仿生扑翼机上的传统扑动结构是曲柄拉杆结构，如图1所示。

应用曲柄拉杆结构的仿生扑翼机只能实现单向运动，无法实现悬停、前进、后退、转向、上升、下降等复杂运动姿态的控制及切换，这对于扑翼机的运动限制非常大，使实用价值降低。

发明内容

为克服应用传统曲柄拉杆结构的仿生扑翼机无法实现悬停、前进、后退、转向、上升、下降等复杂运动姿态控制及切换的不足，本发明提供一种可变幅度及俯仰角的新型扑翼扑动结构，该结构控制简单，能在不显著增加重量的前提下，使仿生扑翼机实现悬停、前进、后退、转向、上升、下降等复杂运动姿态的控制及切换。

本发明所采用的技术方案是：

一种可变幅度及俯仰角的新型扑翼扑动结构，包括翅架、传动结构、变幅结构、及变角结构；传动结构用于驱动翅架做上下扑动，变幅结构用于改变翅架的扑动幅度，变角结构用于驱动翅架进行整体转动以改变翅架俯仰角。

上述技术方案中，进一步的，所述的传动结构包括曲柄轴，曲柄轴前端弯曲呈曲柄，后端用于连接动力输入使曲柄轴转动；翅架上固定有两根平行杆，曲柄轴前端插入两平行杆间。曲柄轴转动，其前端呈锥状转动，从而带到翅架正弦状扑动。

进一步的，所述的变幅结构包括通过轴承套于曲柄轴上的蜗轮蜗杆组合，所述的变角结构包括方体，方体套于蜗杆上且二者轴向固定径向可相对转动，方体前端与翅架铰接，蜗轮转动驱动蜗杆沿轴向移动带动方体轴向移动从而改变翅架扑动幅度，方体上施加外力使其旋转从而改变翅架俯仰角。

进一步的，所述的蜗杆上固定有固定套，蜗杆前端圆周设有勾状凸起，通过勾状凸起与固定套一同限制方体的轴向移动，另外为了使得安装方便，在蜗杆前端圆周上开设有若干轴向滑槽，前端内部同轴设有滑槽套，滑槽套上设有与蜗杆上滑槽等量的凸起，凸起嵌于滑槽内，滑槽套与曲柄轴间通过轴承连接。

进一步的，在蜗轮上通过轴承连接有变角齿轮，变角齿轮上固定有平行于曲柄轴轴向的滑动杆，方体套于滑动杆上并可沿滑动杆滑动。

工作时，可通过舵机带动涡轮转动，实现蜗杆轴向移动。方体绞连接翅架并与蜗杆轴向固定，蜗杆的轴向移动带动连接的方体，进而带动翅架轴向移动。此时翅架双驱动杆与曲轴的贴合位置P会发生变动，曲柄轴上贴合位置P的旋转半径r产生变化，而翅架的扑动幅度A等于旋转半径r，从而实现扑动幅度的改变。通过舵机带动变角齿轮转动，变角齿轮与方体通过若干固定杆径向固定，方体即随之转动，实现翅架的转动。翅架中心对称面与水平面的夹角为俯仰角α，俯仰角α随翅架的转动而发生改变。

本发明通过三者轴承连接实现，轴承连接能提供连接零件间轴向固定而径向不固定的需求。本发明可实现变幅、变角和翅翼扑动三者独立工作互不干扰，具体工作时可将滑槽套与轴套固定连接，轴套套于曲柄轴上，轴套与扑翼机架固定连接实现滑槽套轴向和径向固定，通过本发明的结构带动扑翼机架实现悬停、前进、后退、转向、上升、下降等复杂运动姿态。

本发明的有益效果是，在翅翼扑动过程中可通过本发明的结构实现翅翼扑动的幅度和俯仰角变化，总体结构小巧，重量轻。

附图说明