[发明专利]一种拍动角平均位置可调的仿生拍动翼微型飞行器及其飞行控制方法

权利要求书

1.一种拍动角平均位置可调的仿生拍动翼微型飞行器，包括底座、动力装置、传动机构、控制机构及拍动翼，其特征在于：

所述底座包含平面安装区、动力装置安装区和支撑骨架；所述平面安装区主体为一平板结构，包含有左滑槽、右滑槽、中间滑槽、单层齿轮安装孔、双层齿轮安装孔和舵机安装孔；

所述动力装置为仿生拍动翼飞行器的动力源，驱动传动机构实现拍动翼的往复拍动，包含电机和电源；

所述传动机构包括齿轮减速组和连杆机构；所述连杆机构包括连杆、左摇臂和右摇臂，所述连杆两端分别有高、低圆柱形凸台，连杆带高圆柱形凸台的一端连接在所述齿轮减速组上，带低圆柱形凸台的一端通过铆钉与左摇臂的一端、右摇臂的一端同轴连接，并可在底座的中间滑槽内顺畅滑动；左摇臂中间开有滑槽A、右摇臂中间开有滑槽B，所述滑槽A与底座左滑槽通过铆钉连接，所述滑槽B与底座的右滑槽通过铆钉连接，所述铆钉构成摇臂的滑槽转动点；左、右摇臂的另一端设有安装孔位，用于与左、右拍动翼的主梁连接；电机高速转动，经齿轮减速组减速、连杆传动后带动左、右摇臂分别绕所述滑槽转动点往复拍动；

所述控制机构包含左、右两个线性步进舵机，所述线性步进舵机的输出短臂通过长铆钉与所述左、右摇臂的滑槽、所述底座的左、右滑槽铆接，带动所述摇臂的滑槽转动点分别沿所述底座的左、右滑槽做直线运动，改变所述拍动翼拍动角平均位置，实现气动力作用点前后位置移动从而产生气动控制力矩；

所述拍动翼由左右两个翼组成，所述翼包括主梁、辅梁、张紧梁和翼膜。

2.一种如权利要求1所述的拍动角平均位置可调的仿生拍动翼微型飞行器，其特征在于，所述拍动翼的主梁根部分别与所述传动机构左、右摇臂固连，所述辅梁与所述主梁呈30°夹角，所述张紧梁在所述主梁根部与主梁固连，所述翼膜的前缘与所述主梁粘接，所述翼膜的侧缘与所述张紧梁粘接；所述翼在上下拍过程中反复变化攻角以产生升力。

3.一种如权利要求1所述的拍动角平均位置可调的仿生拍动翼微型飞行器，其特征在于，所述底座通过3D打印整体成型，所述底座的动力装置安装区为七根斜柱与一圆形平台构成的空腔，动力装置放置于空腔中；所述支撑骨架为空间不规则梁状结构，用于增强底座的刚度，包含支撑梁、加强梁和四根外伸梁，所述支撑梁用于减小平面安装区由于拍动运动造成的平板弯曲变形，所述加强梁用于加强支撑骨架的抗弯能力，所述四根外伸梁分别从支撑梁两端延伸而出，其外端有固定所述控制机构的安装位置；所述两个线性步进舵机上各有四个圆柱形安装孔位分别与底座的外伸梁和舵机安装孔通过螺钉固定。

4.一种如权利要求1或3所述的拍动角平均位置可调的仿生拍动翼微型飞行器，其特征在于，所述电机采用无刷电机，安装于所述底座对应空腔中；所述电源为高性能锂电池，置于所述底座的支撑骨架的左、右两端外伸梁所夹空间中。

5.一种如权利要求1所述的拍动角平均位置可调的仿生拍动翼微型飞行器，其特征在于，所述齿轮减速组包括主轴齿轮、单层齿轮和双层齿轮；所述主轴齿轮安装于所述动力装置的输出轴上，所述单层齿轮和双层齿轮分别安装于所述底座的单层齿轮安装孔、双层齿轮安装孔中，所述双层齿轮中大齿数齿轮与主轴齿轮啮合，小齿数齿轮与所述单层齿轮啮合。

6.一种如权利要求1所述的拍动角平均位置可调的仿生拍动翼微型飞行器，其特征在于，所述主梁、辅梁和张紧梁采用碳纤维杆制作，所述翼膜采用聚酰亚胺薄膜材料。