[发明专利]一种仿蝗虫弹跳起飞的扑翼机器人

说明书

本发明涉及一种仿蝗虫弹跳起飞的扑翼机器人，能够实现平稳起跳、弹跳过程不发生翻转、落地后姿态稳定，并能够调整起跳角度、飞行角度的扑翼机器人，从而不仅可以解决自主起飞的问题，而且还可以解决扑翼机降落着陆问题，大大提高扑翼机的实用价值，并可以通过远程遥控在复杂环境下完成任务。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及一种仿蝗虫弹跳起飞的扑翼机器人，具体涉及一种可实现自主调节身体起跳角度、弹跳起飞以及调整飞行方向的扑翼机器人，主要用在复杂环境或军事侦察、搜救和测绘、战场探测、近身反恐、集群攻击与干扰等场景。

背景技术

扑翼飞行是飞行动物在经历亿万年生物进化后行程的一种飞行方式，近百万中鸟类与昆虫选择了扑翼飞行，说明扑翼飞行是最优的飞行方式。研究表明，扑翼机器人相比固定翼和旋翼机器人具有高效性、灵活性和隐蔽性等特点，由于扑翼机可用于军事侦察、观测、电子干扰、目标追踪、核生化取样、甚至防御和进攻以及民用监测、搜救、测绘、调查等，所以扑翼机的研究成为了热点。但是，目前的扑翼机还存在重大缺陷，它不能自主起飞，往往依靠操控者选择位置进行抛投或者依靠起落架等辅助设备实现起飞，并且扑翼机的降落也是一个问题，不能实现稳定降落限制了扑翼机的实用性。如果能解决这些问题，将大大提高扑翼机的实用价值。

弹跳是许多昆虫和动物都具有的运动功能，弹跳运动帮助它们捕捉猎物、躲避天敌以及辅助飞行，并且在复杂地形它们越障能力强、跳跃速度快、地面适应性强，因此，仿生弹跳机器人相比于轮式和履带式机器人具有更强的运动能力。蝗虫因拥有远超过其他生物的跳跃能力、躯体构造更小巧轻盈，从而为机器人微型化设计提供很重要的仿生参考价值，基于弹跳的仿蝗虫扑翼机器人不仅可以解决自主起飞的问题，而且还可以解决扑翼机降落着陆问题，扑翼运动可以借助弹跳运动获得一定的初速度和高度，更易于起飞；弹跳运动可以借助扑翼运动实现起跳姿态控制以及软着陆。

为了使弹跳机器人获得更实用、更有效的使用功能，在弹跳机器人上增加一个扑翼机构，这样不仅有利于弹跳机器人稳定起跳，而且利用扑翼有助于弹跳机器人稳定落地，弹跳机器人的功能显著增强，无论在科学研究还是军工应用上，都有重要价值。

已有的中国专利CN102923303B提出“一种自主起飞和着陆的扑翼飞行器及其控制方法”与本发明相近。该发明提供一种自主起飞与着陆的扑翼飞行器，包括飞行装置、弹跳装置和控制装置，其飞行装置包括一对机翼与一个尾翼，只能实现扑翼而不能实现飞行方向调节，其弹跳机构采用扭簧与记忆合金弹簧形式，由于记忆合金响应速度慢，更易达到疲劳强度，并且弹跳机构相对整体重量偏大，因此该飞行器效率低。

已有的中国专利CN200910263292.7提出“可自主跳跃式起飞的滑翔机器人”与本发明相近。该发明提供一种可自主跳跃式起飞的滑翔机器人，包括机架以及设置在机架上的弹跳装置、滑翔装置、驱动装置，其弹跳装置采用凸轮、齿轮与扭簧的形式，并安装在机架上，该装置不仅复杂笨重，而且齿轮传动复杂，能量利用率低，耗能较大，因此该专利实用性低，实现可能性低。

因此，本发明专利针对扑翼机器人自主起飞提出设计一种机构简单、重量轻、能量利用率高，具备调整起跳角度、弹跳起飞与调整飞行方向的扑翼机器人，不仅可以应用在特殊环境下，比如在抢险救灾中现场搜救，外星球地面探索，还可以应用到军事上，比如深入到危险地带侦察情报，甚至可以携带小型生化武器。

发明内容

本发明解决的技术问题是：本发明的目的在于提供一种基于蝗虫研究，能够实现平稳起跳、弹跳过程不发生翻转、落地后姿态稳定，并能够调整起跳角度、飞行角度的扑翼机器人，从而不仅可以解决自主起飞的问题，而且还可以解决扑翼机降落着陆问题，大大提高扑翼机的实用价值，并可以通过远程遥控在复杂环境下完成任务。