[发明专利]一种扑翼飞行器

说明书

本发明公开了一种扑翼飞行器，包括翼片结构单元，扑翼驱动结构单元，机身结构单元和飞行控制器单元；所述翼片结构单元采用仿生扑翼；所述扑翼驱动结构单元采用单曲柄双摇杆机构，利用空心杯电机驱动单曲柄双摇杆机构的方式带动翼片结构单元运动，能够满足扑翼飞行器需要的较高频率；所述机身结构单元的尾部采取T型尾翼；所述飞行控制器单元控制翼片结构单元和机身结构单元的尾翼运动，从而辅助扑翼飞行器的可控飞行。本发明扑翼飞行器飞行效果较好，提高了飞行效率。

技术领域

本发明涉及飞行器，特别涉及一种扑翼飞行器。

背景技术

无人飞行器最初始于20世纪40年代，主要用于训练防空炮手。随着科技发展，近些年来无人飞行器在现代社会起着越来越重要的作用，根据科学家以及工程师们的不断研究，未来的飞行机器人总体设计期望趋向于小巧化，灵活化。

其中，扑翼式飞行器来自于鸟类和昆虫类的飞行过程，由于自身具有诸多优点，已成为无人飞行器领域研究的一个新热点。首先，扑翼式飞行器不但推进效率较高，还可以在高空进行翱翔更加充分得利用势能，所以扑翼式飞行器相对旋翼式的飞行器而言更加节能。其次，扑翼飞行器的扑翼系统集同时产生升力与推力，举升、悬停和推进的功能于一体，通过调整扑翼控制系统的扑动参数就可以灵活的改变飞行状态，大大简化了飞行器的整体结构，从而减轻了机身重量。同时，扑翼式飞行器具有良好的机动性和隐蔽性，它对作战环境要求低、战场生存能力较强、外形更能够伪装，在军事和民用领域都有非常广阔的应用前景。

然而，目前扑翼飞行器涉及研究领域较多，研制存在诸多困难，静电自激、电磁平面线圈驱动方式普遍存在小型化与驱动力无法兼顾，且能够达成可控飞行控制的方案较少。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种扑翼飞行器。本发明通过对不同昆虫翅膀进行仿生研究，对扑翼飞行器的翼型进行优化设计，选取了合适的尾翼结构。同时，利用空心杯电机驱动单曲柄双摇杆机构的方式带动扑翼机飞翼运动，并采用了迷你自稳的飞行控制器来控制扑翼和尾翼运动，从而辅助扑翼飞行器的可控飞行。本发明飞行效果较好，提高了飞行效率，为其他扑翼飞行器的开发提供经验。

本发明所采用的技术方案是：一种扑翼飞行器，包括：

翼片结构单元，所述翼片结构单元包括一对上仿生扑翼和一对下仿生扑翼；

扑翼驱动结构单元，所述扑翼驱动结构单元包括翅架、驱动杆和齿轮组；所述齿轮组包括直径相同的第一齿轮和第二齿轮，以及直径小于所述第一齿轮和所述第二齿轮的小齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮对称布置在所述小齿轮的两侧并均与所述小齿轮相啮合；所述翅架包括两对架体，每对所述架体均由相互连接并呈一角度布置的上连接杆和下连接杆组成，每对所述架体的上连接杆与所述上仿生扑翼的其中一个仿生扑翼相连接，每对所述架体的下连接杆与所述下仿生扑翼的其中一个仿生扑翼相连接，两对所述架体的下连接杆分别通过所述驱动杆与所述第一齿轮和所述第二齿轮相连接；

机身结构单元，所述机身结构单元包括飞行器机身板和尾翼，所述尾翼固定在所述飞行器机身板的尾部，通过所述翅架与所述翼片结构单元相连的所述扑翼驱动结构单元固定在所述飞行器机身板的前部；

飞行控制器单元，所述飞行控制器单元包括单片机，加速度计，用于驱动所述齿轮组的空心杯电机和用于控制所述尾翼的数字舵机，所述空心杯电机的减速齿轮与所述扑翼驱动结构单元的小齿轮相啮合，所述数字舵机与所述尾翼连接，所述单片机通过所述加速度计控制所述空心杯电机和所述数字舵机，进而控制所述翼片结构单元和所述尾翼的运动。

进一步地，所述上仿生扑翼和所述下仿生扑翼的仿生形状为蜻蜓翅膀形状，所述上仿生扑翼和所述下仿生扑翼的翼型展弦比为9，所述上仿生扑翼和所述下仿生扑翼均包括翅面和扑翼连接杆，所述扑翼连接杆的一端与所述翅面固定连接、另一端与所述扑翼驱动结构单元的所述翅架连接，所述翅面内设置有若干个镂空的翅室，所述翅室的镂空形状为三角形、四边形或五边形的其中一种。