[发明专利]一种扑翼飞行机器人驱动器及扑翼飞行机器人

说明书

本发明提供了一种扑翼飞行机器人驱动器及扑翼飞行机器人。其中驱动器包括底座；齿轮组，设置于底座的上层；两组扑翼连杆，设置于齿轮组的上层，两组扑翼连杆铰接于扑翼铰链点；直线约束机构，限制扑翼铰链点于竖直方向运动；驱动连杆，一端与齿轮组铰接，另一端与扑翼铰链点铰接；驱动连杆驱动扑翼铰链点于竖直方向往复运动时，两组扑翼连杆进行拍打运动，并且拍打角度相位差为零。驱动器两个输出的扑翼连杆不存在相位滞后，消除了不平衡的转向力矩，提升转向性能，延长机构的寿命周期。改进的连杆机构将铰链点重合，从而使机构能够实现较大的拍动角，提升飞行性能。机构紧凑，确保了装置的稳定性，重量较轻，提高了拍动运动特性。

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，更具体地，涉及一种扑翼飞行机器人驱动器及扑翼飞行机器人。

背景技术

扑翼飞行机器人(Flapping-wing aerial vehicles)作为一种新兴的仿生飞行机器人，它是一种通过模仿昆虫以及鸟类的飞行方式而制造的仿生机器人，具有效率高、质量轻、机动性强、能耗低等显著优点，在国防军事以及民用领域都具有广阔的应用前景。

扑翼飞行机器人存在机身尺寸小，载荷低等不利限制，现有的扑翼飞行机器人多采用曲柄摇杆机构、压电材料、电磁和化学肌肉等作为驱动方式。其中曲柄摇杆机构能够较好模拟昆虫或鸟类的翼面挥拍运动同时具有结构相对简单能源利用效率高等优点，可以使扑翼飞行机器人获得较高的前飞速度。曲柄摇杆机构可分为单曲柄摇杆和双曲柄摇杆，单曲柄摇杆采用最简单的非对称挥拍运动，这种因机构固有特性导致的非对称性会致使拍翼两侧始终存在一个相位差，导致运动过程中左右翼面的挥拍运动不对称，影响扑翼微飞行机器人的稳定性因而实用性具有一定限制。双曲柄摇杆驱动器虽可实现对称扑动，但其存在结构难以紧凑，摩擦较大等问题。因此，需要提出一种新的扑翼驱动机构，解决现有技术中扑翼驱动机构的相关问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种扑翼飞行机器人驱动器及扑翼飞行机器人。

本发明提供了一种扑翼飞行机器人驱动器，包括底座，还包括：

齿轮组，设置于所述底座的上层；

两组扑翼连杆，设置于所述设置于所述齿轮组的上层，两组所述扑翼连杆铰接于扑翼铰链点；

直线约束机构，限制所述扑翼铰链点于竖直方向运动；

驱动连杆，一端与所述齿轮组铰接，另一端与所述扑翼铰链点铰接；所述驱动连杆驱动所述扑翼铰链点延竖直方向往复运动时，两组所述扑翼连杆进行拍打运动，并且拍打角度相位差为零。

进一步来说，所述的扑翼飞行机器人驱动器中，

所述直线约束机构包括：

第一长杆，第二长杆，第一短杆和第二短杆；

所述第二长杆与所述底座固定；

其中所述第一长杆的第一端和所述第二长杆的第一端通过所述第一短杆铰接，所述第一长杆的中点通过所述第二短杆与所述第二长杆的第二端铰接，所述第一长杆的第二端与所述扑翼铰链点连接。

进一步来说，所述的扑翼飞行机器人驱动器中，

所述第一短杆和第二短杆的长度相等，为所述第一长杆长度的二分之一。

进一步来说，所述的扑翼飞行机器人驱动器中，还包括驱动电机；

所述齿轮组包括：

与所述驱动电机的输出轴连接的一级减速小齿轮；

与所述底座铰接的一级减速大齿轮，与所述一级减速小齿轮啮合；

二级减速小齿轮，与所述一级减速大齿轮共轴设置；