[发明专利]一种类蜻蜓式双扑翼微型飞行器

说明书

本发明属于仿生微型飞行器技术领域，并提供一种类蜻蜓式双扑翼微型飞行器，包括机体外壳、机体头部、机体尾部以及对称设置于所述机体外壳两侧的4个机翼，每个所述机翼均通过万向球轴承与所述机体外壳可转动连接，所述机体外壳内设置有4个用于控制机翼扑动以及改变机翼迎角的控制机构，每个所述机翼的一端均穿过所述机体外壳且与其对应的控制机构连接。该微型飞行器高度模拟蜻蜓翼气动布局设计，采用双排式布局方案，可利用前后两翼之间的有利气动干扰实现较高的气动效率，每片机翼均通过单独控制实现单独的扑动和俯仰，进而实现多种机动动作，提高气动性能和机动能力。

技术领域

本发明涉及仿生微型飞行器技术领域，具体涉及一种类蜻蜓式双扑翼微型飞行器。

背景技术

蜻蜓是少数可以滑翔飞行的昆虫之一，它具有两对展弦比较大的翅膀，通过对四个翅膀的单独控制，能够实现快速的起飞、加速和悬停等复杂机动动作。究其原因主要是，蜻蜓的四个翅膀在拍动飞行时能够根据自身运动需求合理控制周围空气的流动，进而产生飞行中所需的升力与推力。当产生升力足够支撑机体的重量并达到了平衡时，即可实现悬停飞行。

为了研究蜻蜓的双翅翼飞行机理，目前很多人运用仿生学原理设计制作了能够模拟蜻蜓扑翼飞行的微型飞行器。但是现有的微型飞行器大多仍是旋翼或是单扑翼飞行器，与蜻蜓的高机动性相比，还具有很大的差距。

在公开号为CN 108438220 A的发明专利申请文件中，公开了一种多自由度仿蜻蜓扑翼飞行器及其控制方法，该飞行器采用四驱动扑翼的形式，可以实现俯仰、偏航、悬停等飞行动作，但是该飞行器主要侧重于飞行控制，结构相对较为复杂，制作和装配精度要求较高，难以实现微型化。

此外，由于真实蜻蜓具有较长的机身，可以通过机身的运动实现辅助飞行控制，而该飞行器的结构与真实蜻蜓的差别很大，仿生度不高，无法用于模拟蜻蜓翼拍动飞行研究。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种高度模拟蜻蜓翼气动布局设计的类蜻蜓式双扑翼微型飞行器，该微型飞行器采用双排式布局方案，可利用前后两翼之间的有利气动干扰实现较高的气动效率，每片机翼均通过单独控制实现单独的扑动和俯仰，进而实现多种机动动作，提高气动性能和机动能力。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种类蜻蜓式双扑翼微型飞行器，包括机体外壳、机体头部、机体尾部以及对称设置于所述机体外壳两侧的4个机翼，每个所述机翼均通过万向球轴承与所述机体外壳可转动连接，所述机体外壳内设置有4个用于控制机翼扑动以及改变机翼迎角的控制机构，每个所述机翼的一端均穿过所述机体外壳且与其对应的控制机构连接。

进一步，所述机体头部内设置有用于控制机翼扑动与俯仰运动的控制器，所述机体外壳内设置有电源，所述电源分别与所述控制器及4个控制机构电连接，每个所述控制机构均与所述控制器电连接。

更进一步，每个所述机翼上均设有用于感应机翼扑动频率的传感器，每个所述传感器均与所述控制器电连接。

更进一步，所述机体头部内设置有微型摄像头，所述微型摄像头分别与所述控制器、所述电源电连接。

进一步，每个所述控制机构均包括用于控制机翼扑动的曲轴连杆机构和第一电机，每个所述机翼的一端均延伸至所述机体外壳内，且与其对应的曲轴连杆机构连接，每个所述曲轴连杆机构均与其对应的第一电机连接，且通过第一电机带动与其对应的机翼扑动。

更进一步，每个所述曲轴连杆机构均包括L型连杆、飞轮和限位板，每个所述限位板上均设有条形孔，每个所述L型连杆的一端均穿过与其对应的条形孔，且沿所述条形孔竖向移动，每个所述L型连杆的另一端均安装于与其对应的飞轮偏离中心的侧缘上，且与所述飞轮可转动连接，每个所述飞轮均通过减速齿轮组与其对应的第一电机连接。