[发明专利]一种微型垂直起降扑翼飞行器

权利要求书

1.一种微型垂直起降扑翼飞行器，包括机身(1)、飞行控制系统、舵机(2)、双翅扑翼装置和尾舵，其特征在于：所述双翅扑翼装置设置在所述机身(1)的上部，所述尾舵为十字型支撑尾舵，其设置在所述机身(1)的下部；

所述双翅扑翼装置包括安装在机架(3)上的扑翼驱动部分和扑翼同步运动机构；

所述扑翼驱动部分包括电机(4)和减速齿轮组，所述电机(4)通过设置在其转轴上的电机轴齿轮(11)与减速齿轮组的输入端齿轮(12)啮合连接；

所述扑翼同步运动机构包括扑动翼和一对结构相同的扑翼驱动结构；

所述扑动翼包括扑动翼摇臂和两对柔性扑动翼(9)，所述扑动翼摇臂包括两个摇杆(8)，所述机架(3)通过竖向设置的摇臂转轴(8-1)与两个所述摇杆(8)的中部转轴连接，在各所述摇杆(8)的两端分别固定一个柔性扑动翼(9)；

所述扑翼驱动结构包括偏心轴安装齿轮(5)、偏心轴(6)和连杆(7)，所述偏心轴安装齿轮(5)通过竖向设置的齿轮轴(5-1)与所述机架(3)转动连接，所述偏心轴(6)偏心并设置于所述偏心轴安装齿轮(5)上，所述连杆(7)的一端与所述偏心轴(6)滚动连接；

一对扑翼驱动结构与所述扑动翼连接方式：两个所述扑翼驱动结构的偏心轴安装齿轮(5)左右对称设置，所述摇臂转轴(8-1)位于两个所述偏心轴安装齿轮(5)中心连线的垂直平分线所处的垂面上，所述减速齿轮组的输出端齿轮(10)位于两个所述偏心轴安装齿轮(5)之间，并与两个所述偏心轴安装齿轮(5)啮合连接，以驱动两个所述偏心轴安装齿轮(5)同步旋转，两个所述偏心轴(6)位于各自的所述偏心轴安装齿轮(5)的位置相对应，两个所述连杆(7)的另一端分别通过各自的竖向连杆转轴(7-1)与所述扑动翼的两个摇杆(8)铰接，两个所述连杆转轴(7-1)及两个所述摇杆(8)相对于所述摇臂转轴(8-1)左右对称，以使所述扑动翼形成左右对称的两部分，位于所述扑动翼左侧部分的所述摇杆(8)及其所连接的所述一对柔性扑动翼(9)形成一对左侧翅翼，位于所述扑动翼右侧部分的所述摇杆(8)及其所连接的所述一对柔性扑动翼(9)形成一对右侧翅翼，所述输出端齿轮(10)驱动两个所述偏心轴安装齿轮(5)同步旋转时，两个所述连杆(7)驱动所述一对左侧翅翼和所述一对右侧翅翼相对摆动，以产生均衡升力；

所述十字型支撑尾舵包括纵向固定舵板和横向调节舵板，所述纵向固定舵板和横向调节舵板垂直向下且呈十字交叉设置，所述纵向固定舵板和横向调节舵板的十字交叉部位与所述机身(1)的底部固定连接，所述十字交叉部位将所述纵向固定舵板分为前侧纵向固定舵板(13)和后侧纵向固定舵板(14)，所述十字交叉部位将所述横向调节舵板分为左侧横向调节舵板和右侧横向调节舵板，所述左侧横向调节舵板包括左侧横向固定板(15)和左侧横向舵面(16)，所述左侧横向固定板(15)的底部与所述左侧横向舵面(16)的顶部铰接；所述右侧横向调节舵板包括右侧横向固定板(17)和右侧横向舵面(18)，所述右侧横向固定板(17)的底部与所述右侧横向舵面(18)的顶部铰接；所述舵机(2)通过两个舵杆(19)分别与所述左侧横向舵面(16)和所述右侧横向舵面(18)铰接，以控制所述左侧横向舵面(16)和所述右侧横向舵面(18)的偏转角度，从而控制所述扑翼飞行器的飞行方向，所述十字型支撑尾舵的底部设有地面支撑结构，所述地面支撑结构为：当所述舵机(2)控制所述左侧横向舵面(16)和所述右侧横向舵面(18)与所述左侧横向固定板(15)和所述右侧横向固定板(17)处于同一垂面时，所述左侧横向舵面(16)和所述右侧横向舵面(18)及所述前侧纵向固定舵板(13)和后侧纵向固定舵板(14)的底部处于同一平面，以使所述机身(1)能够竖向支撑在地面上；所述机身(1)设有栖停挂钩(20)，所述栖停挂钩(20)位于所述所述双翅扑翼装置的上方，所述栖停挂钩(20)为条形镍钛形状记忆合金，所述形状记忆合金在不通电压的情况下，其保持竖直形状，所述形状记忆合金在通电加热时，所述形状记忆合金上部向下弯曲变形形成挂钩，用于所述扑翼飞行器的栖停；

当扑翼飞行器需要栖停时，由平飞姿态转换为竖直悬停飞行姿态，同时摄像头进行环境信息采集，并送至图像处理单元进行环境信息重建，并将栖停的位置和形状转换成控制信号移交给控制器，控制器收到指令后进行分析，从而对扑翼飞行器的飞行姿态和位置进行微调，当调整到适当的位置之后，控制器控制栖停挂钩弯曲变形，当实现栖停后，扑翼驱动机构关闭，从而使得扑翼飞行器静置在隐蔽位置执行监控任务；

当任务结束需要脱离栖停时，扑翼驱动机构启动，同时控制器控制栖停挂钩回复原始变形，脱离附着物，同理，通过视觉单元和控制单元，扑翼飞行器调整位置离开障碍物，由竖直飞行姿态转为平飞姿态，继续飞行。