[发明专利]基于压电双晶片翅膀的角度可调节微飞行器及其加工装配方法

说明书

本发明公开了一种基于压电双晶片翅膀的角度可调节微飞行器及其加工装配方法，飞行器包括一对压电双晶片翅膀、上机身盖、下机身盖、4对内侧机身、4对外侧机身和3条支撑腿，相对的内侧机身和外侧机身上设有倾角和位置相同的翅膀插槽，一个压电双晶片翅膀固定在一对插槽倾角和位置相同的内、外侧机身上，另一个压电双晶片翅膀固定在与之对称的一对内、外侧机身上；上机身盖用于固定内、外侧机身，下机身盖用于固定内、外侧机身和安装支撑腿；其中上下机身盖和内、外侧机身上开设有控制压电双晶片翅膀引线的过线孔。本发明结构简单，加工难度低，成本低，翅膀固定位置和角度可选择方案多，适合做数据采集和测飞实验。

技术领域

本发明涉及微扑翼飞行器领域，具体涉及一种基于压电双晶片翅膀的角度可调节微飞行器及其加工装配方法。

背景技术

微型扑翼飞行器是分析鸟类复杂飞行方式，从而得到的高效的飞行方式，扑翼飞行方试兼具固定翼飞行方式和旋翼飞行方式的优点，不仅可以通过一套的扑翼动作实现升降，平飞以及盘旋等，还能完成一系列非常复杂的高难度动作。然而扑翼飞行方式中很多力的变化情况不能用传统的流体力学进行分析，扑翼翅膀是柔软的，上扑和下扑的时候翅膀手里情况非常复杂，这些都亟待解决。

在2012年，以色列某航空工业公司成功研制出一款新型微型扑翼机器人，称为“机械蝴蝶”，它是模仿蝴蝶的形式，拥有四片翅膀，该机器人总长为20cm，总重仅为12g，并且控制系统健全，能够完成一系列复杂的运动。

目前哈佛大学研究的微型扑翼机器人一直在更新，这种机械昆虫虽然结构简单，但整个设计过程缺十分繁琐，研究人员利用仿生学原理，参照苍蝇的飞行方式进行设计。

发明内容

发明目的：为解决现有技术的不足，提供一种基于压电双晶片翅膀的角度可调节微飞行器及其加工装配方法。

技术方案：为实现上述发明目的，采用以下技术方案：

一种基于压电双晶片翅膀的角度可调节微飞行器，包括一对压电双晶片翅膀、上机身盖、下机身盖、4对内侧机身、4对外侧机身和3条支撑腿，相对的内侧机身和外侧机身上设有倾角和位置相同的翅膀插槽，一个压电双晶片翅膀固定在一对插槽倾角和位置相同的内、外侧机身上，另一个压电双晶片翅膀固定在与之对称的一对内、外侧机身上；上机身盖用于固定内、外侧机身，下机身盖用于固定内、外侧机身和安装支撑腿；其中上下机身盖和内、外侧机身上开设有控制压电双晶片翅膀引线的过线孔。

优选的，所述压电双晶片翅膀包括翅膀骨架和翅膜，翅膀骨架从翅根到翅脉包括铜片段、压电陶瓷振动段和碳纤维翅脉段，翅膜粘贴在碳纤维翅脉段，其中，铜片段包括上下两层铜片，其中间为碳纤维；压电陶瓷振动段包括上下两层压电陶瓷，其中间为碳纤维；碳纤维翅脉段与铜片段和压电陶瓷振动段的碳纤维为一体结构；上下两层压电陶瓷均接地，上下两层铜片相连并接交流电。

优选的，所述上、下机身盖结构相同，为八边形结构，在其外圈边缘留有八个固定外侧机身插齿的凹槽，内圈留有八个固定内侧机身插齿的长方形通孔，并在内圈长方形通孔外围均匀设有四个小圆孔作为固定自由度过线孔，过线孔外围均匀设有三个小方孔作为支撑腿插口，在其中心设有大圆孔作为翅膀驱动接线引出孔。

优选的，所述4对内侧机身，共8片，每片竖直方向上设有三个固定压电双晶片翅膀铜片的插槽，四对内侧机身上翅膀插槽的倾角分别为0°、10°、20°和30°，每片内侧机身的上下端面分别设有固定上、下机身盖的插齿，每片内侧机身上下端均设有过线孔，相邻两片内侧机身侧面设有相互配合的凸齿和凹槽，8片内侧机身按照一片侧面有凸齿一片侧面有凹槽的顺序，并按照上述角度依次排列形成圆筒状结构。