[发明专利]一种基于弧面翼设计的空投扑翼飞行机器人

说明书

本发明提供一种基于弧面翼设计的空投扑翼飞行机器人，其包括机身、弧面机翼、尾翼、控制机构、空投机构以及电池；弧面机翼对称连接在机身的两侧，在驱动舵机的驱动下扑动，为空投扑翼飞行机器人提供飞行所需的升力和推力；尾翼连接在机身的后端；控制机构包括控制板、惯性测量单元以及全球定位系统；惯性测量单元和全球定位系统用于对空投扑翼飞行机器人的飞行姿态及位置进行测量；控制板用于接收上位机平台的控制指令，并通过融合惯性测量单元及全球定位系统的测量数据，控制空投扑翼飞行机器人飞行，并控制空投机构进行空投。本发明的基于弧面翼设计的空投扑翼飞行机器人实现了面向扑翼飞行机器人的空投任务，扩充了扑翼飞行机器人的应用领域。

技术领域

本发明涉及仿生扑翼飞行机器人技术领域，特别是指一种基于弧面翼设计的空投扑翼飞行机器人。

背景技术

仿生扑翼飞行机器人通过模仿自然界的鸟类、昆虫等飞行生物，采用扑动翅膀的方式进行飞行，相比现有的固定翼飞行器和旋翼飞行器，扑翼飞行机器人机动性强，对飞行场地要求较低，飞行效率高，隐蔽性好，在微型无人机空投领域具有广泛的应用前景。

仿生扑翼飞行机器人的特点之一是扑动翅膀飞行时会产生机体抖动，若要完成小范围高精度空投任务，采用滑翔飞行的方式可以大大增加投放的精度。

现有的扑翼飞行机器人大多自重大，载重量低，且采用电机驱动和平面翼设计；其中，采用电机驱动，无电位器的设计使得现有扑翼飞行机器人无法实现翅膀平展滑翔的动作，而采用平面翼的设计，会使得扑翼飞行机器人在滑翔时的升阻比较小，造成滑翔时间和距离较短，且滑翔过程中极易出现往复的失速过程，如此一来大大降低了扑翼飞行机器人的飞行效率和稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于弧面翼设计的空投扑翼飞行机器人，解决现有扑翼飞行机器人自重大、负载能力低、无法自主空投的问题。

通过设计翼根部弧度较大，翼尖部弧度较小的机翼骨架结构，提升了扑翼飞行机器人整体的稳定性、负载能力和飞行效率，仿生度较高。并在此基础上设计了基于视觉控制的自主空投系统，利用机载图像采集模块识别空投区域，通过惯性测量单元和全球定位系统的测量数据，解算出空投目标区域的相对位置和投放物的预测落点，控制空投机构实现自主空投。

具体地，为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种基于弧面翼设计的空投扑翼飞行机器人，包括机身、弧面机翼、尾翼、控制机构、空投机构以及电池；

所述机身上固定有驱动舵机，所述弧面机翼对称连接在所述机身的两侧，并与所述驱动舵机传动连接，在所述驱动舵机的驱动下扑动，为所述空投扑翼飞行机器人提供飞行所需的升力和推力；所述尾翼连接在所述机身的后端；

所述控制机构、空投机构以及电池均固定在所述机身上；其中，所述控制机构包括控制板、惯性测量单元以及全球定位系统；所述电池、惯性测量单元以及全球定位系统均与所述控制板电连接；所述电池用于为所述控制板供电；

所述惯性测量单元和全球定位系统用于对所述空投扑翼飞行机器人的飞行姿态及位置进行测量；所述控制板用于接收上位机平台的控制指令，并通过融合所述惯性测量单元及全球定位系统的测量数据，通过控制所述驱动舵机控制所述空投扑翼飞行机器人飞行，并控制所述空投机构进行空投。

其中，所述控制机构还包括数传模块，所述数传模块与控制板电连接，用于将所述空投扑翼飞行机器人的飞行姿态及位置实时传输到所述上位机平台。

其中，所述机身包括机身主架、舵机固定件以及横向支撑架；所述舵机固定件插接在所述机身主架的前端，所述驱动舵机固定在所述舵机固定件上；所述横向支撑架一端插接在所述机身主架的后端，另一端与所述驱动舵机插接。

其中，所述机身还包括插接在所述机身主架中的水平载物架；所述控制板、惯性测量单元、全球定位系统、数传模块以及电池均固定在所述水平载物架上。