[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

说明书

本发明提供一种主动扭转与折叠的仿生扑翼驱动机构以及驱动方法，主动扭转与折叠的仿生扑翼驱动机构，包括：机架、左扑翼驱动机构和右扑翼驱动机构；所述左扑翼驱动机构和所述右扑翼驱动机构对称安装于所述机架的左右两侧；左扑翼驱动机构和所述右扑翼驱动机构的结构相同，均包括电机、齿轮、齿轮轴、前曲柄摇臂机构、后曲柄摇臂机构、前梁和后梁。本机构的主动扭转与主动折叠运动紧密耦合、同时实现，在机构形式简洁的基础上保证了多自由度仿生运动，且该两种运动幅度均为主动控制，且通过参数调整可以达到最优，所实现的运动规律与鸟类翅膀运动规律高度相似。

技术领域

本发明属于扑翼飞行器驱动机构设计技术领域，具体涉及一种主动扭转与折叠的仿生扑翼驱动机构以及驱动方法。

背景技术

微型扑翼飞行器是一种模仿鸟类飞行的新概念飞行器，具有体积小、重量轻、机动灵活、效率高等优势，若搭载传感器和相关的数据传输和飞行控制系统，形成微型扑翼无人机平台，就会具有广阔的应用前景。

围绕这一课题，各国已经研制出了各种扑翼飞行器，然而，现有的各类扑翼飞行器，在飞行中产生的主要是扑翼的被动扭转，被动扭转在一定程度上有利于推力的产生，然而实际中受到刚度分布、飞行状态和环境的影响，被动扭转随着飞行参数和状态而变换，往往处于不完全可控的状态，从而无法控制扑翼飞行器的气动特性处于最佳状态。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种主动扭转与折叠的仿生扑翼驱动机构以及驱动方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种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。

优选的，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。

优选的，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)；