[发明专利]一种仿生扑翼飞行器

说明书

本发明公开了一种仿生扑翼飞行器，包括动力传递机构、两组翅根扇动机构、两组翅根转动机构和一对翅膀；动力传递机构置于整个机构前部，其作用是将动力传递至翅根扇动机构，在翅根扇动机构的外围有翅根转动机构，一对翅膀对称设置在扑翼飞行器的两侧，并与翅根扇动机构相连，可以在翅根扇动机构的作用下实现扇动，也在翅根转动机构的作用下实现转动，为飞行器提供动力。本发明连杆的一端与第二齿轮的侧面偏心铰接、偏心的凸台与滑块后侧面的长条形孔配合连接，这样的结构使得机翼在扑动和扭转两个方向的转动都可控，扑翼飞行器运动方式更加贴近真实的鸟类，能够顺利完成悬停、横飞、转向等飞行操作。

技术领域

本发明属于飞行器技术领域，具体涉及一种仿生扑翼飞行器。

背景技术

目前国外有关于仿生机器人的研究，但是我国在这方面起步晚、成果极少、效果差，另一方面未来战场将是以无人作战、信息战、低损耗零伤亡为主要发展趋势，催生了“蜂群”式的仿生弹药，致力于实现全方位、超近距、精准作战。

微型飞行器尺寸在20㎝以内，是一个学科交叉的产物，应用微机电、仿生学、加密无线通讯、仿生空气动力学基础、柔性翼、制导装置以及微型控制技术，可以仿鸟类飞行，并自主巡航，进行目标识别自主决策和回传数据。微型飞行器包括仿鸟类飞行器和仿昆虫飞行器等多种类型，这种微型飞行器最容易发展成仿生弹药。微型飞行器的发展为打造“蜂群”式的仿生武器提供了基础，这将大大促进国防事业的发展，将这项技术应用于探险救灾和有毒气体探测，可以体现出微型飞行器的广阔民用前景。

电子科技大学冯振宇等人在《类蜂鸟扑翼微型飞行机器人羽翼设计与优化》一文中提出了一种类蜂鸟飞行器，该飞行器使用四连杆机构传动，机翼自由度只有翅根在竖直方向上的旋转，与真实的蜂鸟翅膀相差太大，不能完成前进、后退等操作，也不能控制自身的横摇，所以对外界干扰的敏感度很高，稳定性很差。虽然翼面为弹性材料，但是翼面在机翼扑动过程中变形有限，故产生升力的效率很低，当升力足以对抗重力时，系统的噪音较大。以上所述结构上的缺陷直接导致了该蜂鸟飞行器最多只能悬停很短的时间，稍有干扰便失稳，所以该飞行器并不可控，并不具备发展成“蜂群”式飞行器的潜质。

体型很小的蜂鸟可以悬停，还有高超的空中飞行技巧，但是当今的扑翼飞行器的相关研究与自然界中的蜂鸟相比有很大的缺陷：扑翼飞行器并不能稳定悬停，其机翼远不及蜂鸟翅膀灵活，且机翼材料及结构不能使机翼在质量很小时产生很大的升力，驱动机翼扑动的机械结构与其材料上的缺陷导致蜂鸟飞行器尺寸较大，且不易控制，负载能力低以及能量利用率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种仿生扑翼飞行器，解决了扑翼飞行器的机翼不够灵活的问题，使得机翼的运动方式更加贴近真实的鸟类，更符合仿生学的理论。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种仿生扑翼飞行器，包括动力传递机构、两组翅根扇动机构、两组翅根转动机构和一对翅膀，所述动力传递机构包括电机、第一齿轮、第二齿轮、连杆、滑块和两个导轨，所述电机的输出轴与第一齿轮连接，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述连杆的一端与第二齿轮的侧面偏心铰接，所述连杆的另一端与滑块的前侧面铰接，所述滑块的后侧面具有两个平行设置的开有长条形孔的动力传递臂，所述滑块自下端面向上端面垂直贯穿设置有两个通孔，两个导轨分别穿过两个通孔设置且导轨与通孔过盈配合；

每组所述翅根扇动机构包括第一锥齿轮、第二锥齿轮、金属轴，第一锥齿轮的背面具有一偏心凸台，所述凸台伸入一个所述长条形孔设置，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，所述金属轴为第二锥齿轮的中心轴；

每组所述翅根转动机构包括舵机、第三齿轮和第四齿轮，所述舵机的输出轴与第三齿轮固定连接，所述第三齿轮与第四齿轮啮合，所述第四齿轮具有一中心通孔，自所述中心通孔的表面沿径向向第四齿轮的外齿面开设有一对同中心轴线的径向通孔，所述金属轴插入所述一对径向通孔设置；

所述一对翅膀中的每一个翅膀与对应的一个金属轴固定连接。