[发明专利]振翅航行器

说明书

本发明提供了一种振翅航行器，包括：机身和至少一个振翅，振翅至少包括翅杆及翅面，所述振翅航行器还包括：至少一个运动合成系统，运动合成系统有三种与机身及振翅联接的连接轴；三种连接轴分别是：具有自转和公转自由度的输出轴、驱动输出轴公转的输入轴、控制输出轴自转的控制轴，其中，三种连接轴的一端通过运动链的连接构成运动合成系统，并且输入轴的另一端和控制轴的另一端通过转动副与机身联接，输出轴的另一端与振翅固定联接；翅杆与输出轴转动轴线的夹角为0到45度任一数值。本发明降低了对振翅材料性能方面的要求，结构简单，重量轻便，成本低，适合大规模推广。

技术领域

本发明涉及航行器领域，具体涉及一种在流体中，例如在空气或水中航行的振翅航行器。

背景技术

目前的振翅机方案很多，现有振翅多采用直线往复的运动方式，振翅的运动是一个直线方向上反复加减速的过程，振翅机在飞行中由于振翅惯量的客观存在，直线的往复运动使振翅受到很大的交变力矩，尤其是行程的最大值处，振翅受到的交变力矩最大，就像往返式活塞，在往复运动中，受到的较大交变力矩一样。因此，振翅机对机翼材料要求极为苛刻，振翅的频率很难提高；另外，振翅本身的惯量及直线往复运动，使振翅在不断的加速减速中做了很多无用功，浪费很多能源。

综上所述，现有技术中存在以下问题：目前的振翅机对机翼材料要求极为苛刻，而且振翅能量损耗大。

发明内容

本发明提供一种振翅航行器，以解决目前的振翅机对机翼材料要求高，振翅能量损耗大的问题。

为此，本发明提出一种振翅航行器，包括：机身和至少一个振翅，振翅至少包括：翅杆和翅面，所述振翅航行器还包括：至少一个运动合成系统，运动合成系统有三种与机身及振翅联接的连接轴；三种连接轴分别是：具有自转和公转自由度的输出轴、驱动输出轴公转的输入轴、控制输出轴自转的控制轴，其中，三种连接轴的一端通过运动链的连接构成运动合成系统，并且输入轴的另一端和控制轴的另一端直接或间接与机身联接，输出轴的另一端与振翅固定联接，翅杆与输出轴的夹角为0到45度任一数值；进一步，所述运动链分为刚性运动链、柔性运动链、刚柔混合运动链；进一步的，输入轴和控制轴通过转动副与机身联接，进一步的，运动合成系统是：控制振翅自转的控制轴，具有自转和公转自由度的输出轴，控制轴与输出轴通过双自由度联轴器固定联接，双自由度联轴器是具有公转和自转自由度的联轴器。

所述运动合成系统还包括：原动机以及曲柄或动态曲柄，原动机与控制轴固定联接，原动机的输出轴与曲柄或动态曲柄的一端固定联接，曲柄或动态曲柄的另一端通过转动副与输出轴联接；或者，运动合成系统是：控制振翅自转的控制轴，具有自转和公转自由度的输出轴，控制轴与输入轴通过双自由度联轴器固定联接，曲柄或动态曲柄与输出轴通过转动副联接。动态曲柄：是通过转动副约束的质心偏离转动轴线的转动件，转动件可对同轴线上的约束件产生径向力。

进一步的，与输入轴固定联接的偏心轴、与偏心轴并联设置在控制轴与输出轴之间的双自由度联轴器，偏心轴与双自由度联轴器通过转动副联接，并且双自由度联轴器的两端分别与控制轴和输出轴固定联接。

进一步的，所述运动合成系统包括：与输入轴固定联接的弹性偏心轴，翅杆与输出轴为一体的管状双自由度联轴器；弹性偏心轴置于管状双自由度联轴器之中；弹性偏心轴与管状双自由度联轴器通过转动副相互约束，控制轴与所述管状双自由度联轴器构件固定联接。

进一步的，所述运动合成系统至少包括：一个双曲柄机构或平行多曲柄机构，所述双曲柄机构或平行多曲柄机构至少包括：一个四杆保持架、至少两个曲柄，至少一个连杆，及与四杆保持架固定联接的控制轴，与连杆固定联接的输出轴，及至少一个与曲柄固定联接的输入轴。

进一步的，所述运动合成系统至少包括：一个曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构至少包括一个曲柄，至少一个连杆，至少一个四杆保持架，及与至少一个曲柄一端固定联接的输入轴，与连杆固定联接的输出轴，与四杆保持架固定联接的控制轴。