[发明专利]一种主动扭转与折叠的仿生扑翼驱动机构的驱动方法

权利要求书

1.一种主动扭转与折叠的仿生扑翼驱动机构的驱动方法，其特征在于，主动扭转与折叠的仿生扑翼驱动机构包括：机架(100)、左扑翼驱动机构(200)和右扑翼驱动机构(300)；所述左扑翼驱动机构(200)和所述右扑翼驱动机构(300)对称安装于所述机架(100)的左右两侧；

所述左扑翼驱动机构(200)和所述右扑翼驱动机构(300)的结构相同，均包括电机、齿轮(A2)、齿轮轴(A3)、前曲柄摇臂机构(A4)、后曲柄摇臂机构(A5)、前梁(A6)和后梁(A7)；所述齿轮(A2)在所述电机的驱动下转动；所述齿轮(A2)的中心固定安装所述齿轮轴(A3)，所述齿轮轴(A3)的前端安装所述前曲柄摇臂机构(A4)，所述前曲柄摇臂机构(A4)与所述前梁(A6)的一端铰接，所述齿轮轴(A3)旋转时，通过所述前曲柄摇臂机构(A4)驱动所述前梁(A6)进行扑动和折叠运动；所述齿轮轴(A3)的后端安装所述后曲柄摇臂机构(A5)，所述后曲柄摇臂机构(A5)与所述后梁(A7)的一端铰接，当所述齿轮轴(A3)旋转时，同步通过所述后曲柄摇臂机构(A5)驱动所述后梁(A7)进行扑动和折叠运动；所述后曲柄摇臂机构(A5)和所述前曲柄摇臂机构(A4)在初始时存在相位差，导致扑动过程中，所述前梁(A6)和所述后梁(A7)沿前后方向的投影并不平行，进而产生前后方向的扭转效果，通过调整所述相位差的大小，进而主动控制所述前梁(A6)和所述后梁(A7)产生扭转运动的幅度；

其中，所述前曲柄摇臂机构(A4)和所述后曲柄摇臂机构(A5)的结构相同，所述前梁(A6)和所述后梁(A7)的结构相同；

其中，所述前曲柄摇臂机构(A4)包括：前曲柄(A41)和前摇臂(A42)；所述前梁(A6)包括第一前梁内段(A61)、第二前梁内段(A62)和前梁外段(A63)；

所述前曲柄(A41)的一端与所述齿轮轴(A3)的前端固定连接，所述前曲柄(A41)的另一端与所述前摇臂(A42)的一端铰接；所述前摇臂(A42)的另一端沿前摇臂轴向分别设定第一铰接点(B1)和第二铰接点(B2)；

所述前梁外段(A63)的左端具有L形部，所述L形部包括与所述前梁外段(A63)的轴向同轴的水平部(A631)、与所述水平部(A631)垂直的垂直部(A632)；在所述垂直部(A632)上设定第三铰接点(B3)和第四铰接点(B4)；所述第三铰接点(B3)到所述第四铰接点(B4)的距离，与所述第一铰接点(B1)到所述第二铰接点(B2)的距离相等；

所述第一前梁内段(A61)的左端与所述第一铰接点(B1)铰接，所述第一前梁内段(A61)的右端与所述第三铰接点(B3)铰接；所述第二前梁内段(A62)的左端与所述第二铰接点(B2)铰接，所述第二前梁内段(A62)的右端与所述第四铰接点(B4)铰接；

所述垂直部(A632)的所述第三铰接点(B3)到所述第四铰接点(B4)的部位形成右杆；所述前摇臂(A42)的第二铰接点(B2)到第一铰接点(B1)的部位形成左杆；

所述第一前梁内段(A61)、所述右杆、第二前梁内段(A62)、所述左杆形成平行四边形机构；

同时，所述第一前梁内段(A61)还与所述机架(100)通过转轴(C1)可转动连接；所述转轴(C1)与所述第一前梁内段(A61)的装配点，位于所述第一铰接点(B1)和所述第三铰接点(B3)之间，通过所述转轴(C1)，限制所述第一前梁内段(A61)只能绕所述转轴(C1)转动；

当所述前摇臂(A42)在所述前曲柄(A41)的带动下进行往复运动时，由于所述平行四边形机构的形成，以及所述转轴(C1)的作用，使所述第一前梁内段(A61)绕所述转轴(C1)进行扑动运动，所述第二前梁内段(A62)与所述第一前梁内段(A61)始终平行，所述第二前梁内段(A62)同步进行扑动运动；同时，在一个周期中，由于所述前摇臂(A42)和所述第一前梁内段(A61)之间的夹角的变化，导致所述第二前梁内段(A62)相对于所述第一前梁内段(A61)会进行梁轴向的运动，当所述第二前梁内段(A62)右端位于所述第一前梁内段(A61)右端的右侧时，推动所述前梁外段(A63)向上抬起，形成向上折叠的状态；当所述第二前梁内段(A62)右端位于所述第一前梁内段(A61)右端的左侧时，拉动所述前梁外段(A63)向下倾斜，形成向下折叠的状态，因此，所述前梁(A6)在扑动的过程中，在不同的扑动位置，驱动所述前梁外段(A63)进行不同方向的折叠；

主动扭转与折叠的仿生扑翼驱动机构的驱动方法，包括以下步骤：

步骤1，电机驱动左扑翼驱动机构(200)的齿轮和右扑翼驱动机构(300)的齿轮进行相向方向的旋转，从而通过左扑翼驱动机构(200)带动左扑翼进行扑动动作，通过右扑翼驱动机构(300)带动右扑翼进行扑动动作，并且，左扑翼和右扑翼同步对称的进行扑动；

步骤2，左扑翼和右扑翼在进行扑动过程中，均同时进行扑翼扭转动作和扑翼折叠动作；

其中，扑翼扭转动作通过以下方式实现：

步骤2.1，初始时，使前曲柄摇臂机构(A4)和后曲柄摇臂机构(A5)具有一定的相位差，即：前曲柄摇臂机构(A4)的前曲柄(A41)、与后曲柄摇臂机构(A5)的后曲柄具有一定的夹角；

步骤2.2，然后，电机带动齿轮旋转时，齿轮通过齿轮轴(A3)带动前曲柄摇臂机构(A4)和后曲柄摇臂机构(A5)同步动作；通过前曲柄摇臂机构(A4)驱动前梁(A6)进行扑动，通过后曲柄摇臂机构(A5)驱动后梁进行扑动；由于前曲柄摇臂机构(A4)和后曲柄摇臂机构(A5)具有相位差，因此，前梁(A6)和后梁存在相应的相位差，并不位于同一水平面中，由此使前梁(A6)和后梁之间的扑翼产生扭转动作；

扑翼折叠动作通过以下方式实现：

在扑翼扑动过程中，对于前梁(A6)，包括第一前梁内段(A61)、第二前梁内段(A62)和前梁外段(A63)；其中，第一前梁内段(A61)和第二前梁内段(A62)均与前梁外段(A63)的一端铰接，第一前梁内段(A61)和第二前梁内段(A62)形成平行四边形机构，该平行四边形机构扑动到不同位置时，驱动前梁外段(A63)向上折叠或向下折叠，进而实现前梁(A6)折叠效果；后梁(A7)和前梁(A6)的折叠原理相同，进而实现后梁(A7)和前梁(A6)形成的扑翼的折叠效果。