[发明专利]一种可实现大变形及高控制力矩产生的微型扑翼

权利要求书

1.一种可实现大变形及高控制力矩产生的微型扑翼，包括扑翼、固定装置以及变向装置；其特征在于：

所述扑翼包括柔性翼膜、横直梁、斜弹性杆以及翼根弹性杆，所述固定装置包括机架、铰链装置A，所述变向装置包括铰链装置B、变向节；飞行器包括所述扑翼、拍动传动机构及控制舵机；

所述柔性翼膜的前缘与所述横直梁粘接，柔性翼膜的根部一侧与所述翼根弹性杆粘接，所述斜弹性杆粘接在所述柔性翼膜上，位置选择与所述横直梁呈20°到50°夹角范围内固定；所述横直梁根部与所述拍动传动机构连接；所述翼根弹性杆的前缘端与所述变向装置的铰链装置B连接，后缘受所述控制舵机控制，带动所述变向装置同步转动；

所述机架为立体结构，用于安装飞行器各部分结构，包括所述拍动传动机构及控制舵机，所述机架上翼根弹性杆的安装部位设计有安装孔位以便固定所述铰链装置A；所述铰链装置A为立体结构，一端为长方体，与机架固定连接，另一端为U型槽结构，两端有耳片，耳片上方打有通孔，所述通孔与所述变向装置的变向节连接，使所述变向装置和翼根弹性杆可以绕自身双向转动；

所述铰链装置B为立体结构，其上端为U型槽结构，两端有耳片，耳片上方打有通孔，下方为圆柱体结构，圆柱体下方留有圆柱形孔位，用于安装所述翼根弹性杆；所述变向节中心部分为一立方体，四面凸出有小圆台，前后两面小圆台插入所述铰链装置A中预留孔位，形成转动副，左右两面小圆台插入所述铰链装置B预留的通孔中，形成转动副，从而所述铰链装置B可带动所述翼根弹性杆绕所形成的两个转动副轴线进行双向转动；

所述扑翼安装至飞行器上后，所述横直梁固定不动，悬停状态下所述翼根弹性杆与水平面垂直，所述柔性翼膜松弛；在飞行机动时，所述翼根弹性杆在所述控制舵机的带动下绕所述固定装置双向转动，带动扑翼变形，从而产生控制力矩进行姿态控制。

2.如权利要求1所述一种可实现大变形及高控制力矩产生的微型扑翼，其特征在于，所述扑翼在柔性翼膜平铺状态下，所述翼根弹性杆固定在柔性翼膜翼根一侧，与所述横直梁粘接部位夹角为100°到120°。

3.一种如权利要求1-2任意一项所述的可实现大变形及高控制力矩产生的微型扑翼的控制方法，其特征在于，进行飞行机动时，扑翼拍动产生升力，通过控制左右扑翼张紧程度形成升力差进行滚转控制，通过改变扑翼攻角产生阻力矩进行俯仰控制；飞行器悬停时，拍动传动机构带动扑翼在水平面内拍动产生升力，飞行器无需进行姿态控制，所述翼根弹性杆与机架平面及所述扑翼横直梁垂直，此时扑翼上下拍的翼膜变形程度相同，上下拍攻角变化也一致，此时没有控制力矩产生。

4.如权利要求3所述的一种可实现大变形及高控制力矩产生的微型扑翼的控制方法，其特征在于，当飞行器需要产生向右滚转力矩时，舵机向右侧拉动两个扑翼的翼根弹性杆末端，所述翼根弹性杆绕变向节与铰链装置B形成的转动副向右转动，从而使得左侧扑翼柔性翼膜张紧，右侧扑翼柔性翼膜放松，相较于悬停状态，左侧扑翼柔性翼膜张紧，攻角增加；右侧扑翼柔性翼膜放松，攻角减小；从而左侧扑翼升力增加，右侧扑翼升力减小，产生向右滚转力矩；当飞行器需要产生向右滚转力矩时，则舵机向左侧拉动两个扑翼的翼根弹性杆末端。

5.如权利要求3所述的一种可实现大变形及高控制力矩产生的微型扑翼的控制方法，其特征在于，当飞行器需要产生抬头的俯仰控制力矩时，舵机向前拉动扑翼翼根弹性杆末端，翼根弹性杆与铰链装置B一同绕变向节与铰链装置A形成的转动副向前转动，从而使得左、右两侧扑翼上拍时攻角增加，下拍时攻角减小，从而在一个拍动周期内产生一个向后的阻力，由于阻力产生作用点在飞行器重心之上，从而产生向前抬头的俯仰力矩；当飞行器需要产生低头的俯仰控制力矩时，则舵机向后拉动扑翼翼根弹性杆末端。