[发明专利]微型飞行器用仿生扑翼拍动及扭转组合运动的传动装置

权利要求书

1.微型飞行器用仿生扑翼拍动及扭转组合运动的传动装置，其特征在于：包括支撑杆(1)、传动机构(2)和扑翼主结构(3)；

所述支撑杆(1)垂直安置，其底部固连于微型飞行器的机身，其中部和顶端分别与传动机构(2)和扑翼主梁(301)连接；

传动机构(2)包括上套管(201)、下套管(202)、驱动杆(203)、Γ型连杆(204)和限位绳(205)；所述上套管(201)通过套接轴承套接于支撑杆(1)顶部，使上套管(201)能够绕支撑杆(1)自由转动；所述下套管(202)套接于支撑杆(1)中部，在驱动器的作用下，下套管(202)能够沿支撑杆(1)上下滑动，并同时通过套接轴承使下套管(202)能够绕支撑杆(1)自由转动；所述驱动杆(203)一端与下套管(202)固连，另一端与Γ型连杆(204)铰接，被下套管(202)带动的同时带动Γ型连杆(204)运动；所述Γ型连杆(204)的折角γ即两段杆之间的夹角；所述Γ型连杆(204)的折角γ根据扑翼拍动模式设计而定，其上端与扑翼主肋(303)一端通过销钉铰接，并在折点处粘贴垫片；所述限位绳(205)上端与主肋连接，下端与Γ型连杆(204)折角处圆环连接；扑翼上拍阶段Γ型连杆(204)的顶端推动扑翼主肋(303)的前端向上运动，使扑翼主梁(301)绕其轴心转动，直至垫片与扑翼主梁(301)相碰，此过程限位绳(205)松弛不做约束；扑翼下拍阶段首先Γ型连杆(204)的顶端拉动扑翼主肋(303)前端向下运动直至限位绳(205)绷直，达到最大反向扭转角后扑翼下拍；

扑翼主结构(3)包括扑翼主梁(301)、扑翼外梁(302)、扑翼主肋(303)、扑翼副梁(304)和翼膜(305)；所述扑翼主梁(301)前端通过球铰与上套管(201)一侧连接；所述扑翼主肋(303)垂直穿过扑翼主梁(301)内段的中心，使扑翼主肋(303)能够绕自身轴向转动，并与翼面在同一平面上；翼膜粘接在扑翼主梁(301)外段和扑翼副梁(304)上。

2.如权利要求1所述的微型飞行器用仿生扑翼拍动及扭转组合运动的传动装置，其特征在于：为了使Γ型连杆(204)在运作过程中保持竖直状态，扑翼主梁(301)与驱动杆(203)的长度比在1.2-1.5之间。

3.如权利要求1所述的微型飞行器用仿生扑翼拍动及扭转组合运动的传动装置，其特征在于：为了使翼面有足够的升力，扑翼外梁(302)与扑翼主梁(301)的长度比在4-5之间。

4.如权利要求1所述的微型飞行器用仿生扑翼拍动及扭转组合运动的传动装置，其特征在于：为了控制上拍过程的攻角在合理范围，所述Γ型连杆(204)的折角γ在110-130度间。

5.如权利要求1所述的微型飞行器用仿生扑翼拍动及扭转组合运动的传动装置，其特征在于：所述主梁、连杆均采用高刚度、强度/质量比的材料制作，轴承及铰接部件材料采用金属材料；翼膜材料采用PVC。

6.如权利要求5所述的微型飞行器用仿生扑翼拍动及扭转组合运动的传动装置，其特征在于：所述高刚度、强度/质量比的材料为碳纤维 复合材料。

7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的微型飞行器用仿生扑翼拍动及扭转组合运动的传动装置，其特征在于：

当下套管(202)在驱动器的作用下沿支撑杆(1)由底点向上滑动时，与下套管(202)连接的驱动杆(203)及Γ型连杆(204)被向上推动，从而推动扑翼上拍，整个上拍运动过程分为扭转和拍动两个步骤；扭转步骤为：Γ型连杆(204)的顶端推动扑翼主肋(303)的前端向上运动，使扑翼主梁(301)绕其轴心转动，直至Γ型连杆(204)的折点接触到位于其上方的扑翼主梁(301)内段使转动受到制约，达到最大扭转角，转角幅度由Γ型连杆(204)的折角确定，此时，扑翼处于大攻角状态；拍动步骤：Γ型连杆(204)通过顶端和折点推动扑翼主梁(301)绕上套管(201)的铰点向上运动，拍动的幅度由下套管(202)向上滑动的幅度确定；在扑翼上拍运动过程中限位绳(205)始终处于松弛状态不对运动做任何约束；

当下套管(202)在驱动器的作用下沿支撑杆(1)由顶点向下滑动时，与下套管(202)连接的驱动杆(203)及Γ型连杆(204)被向下拉动，从而拉动扑翼主梁(301)的下拍运动分为扭转和拍动两个步骤；扭转步骤为：Γ型连杆(204)的顶端拉动扑翼主肋(303)的前端向下运动，使扑翼主梁(301)绕其轴心转动，转向与上拍时相反，此时Γ型连杆(204)的折点与其上方的主梁内段脱离拉开距离，直至限位绳(205)绷直使转动受到制约，达到最大反向扭转角，此时，Γ型连杆(204)与绷直的限位绳(205)呈Y字形，扑翼处于小攻角或负攻角状态，转角根据扑翼拍动模式要求由限位绳(205)的长度确定；拍动步骤：扑翼主梁(301)在Γ型连杆(204)和限位绳(205)的拉动下绕上套管(201)的铰点向下运动，拍动幅度由下套管(202)向下滑动的幅度确定；在下拍过程中限位绳(205)处于绷直紧状态，使扑翼保持在小攻角状态。