[发明专利]基于梳状柔性铰链的两自由度柔性扑翼飞行器

权利要求书

1.基于梳状柔性铰链的两自由度柔性扑翼飞行器，其特征在于，包括机架、电机座、微型电机、传动机构、第一扑动机构、第二扑动机构、第一至第二仿生前翼、第一至第二仿生后翼、以及尾翼；

所述机架包含第一至第二固定梁、第一至第三横梁、以及第一至第二拱门；

所述第一、第二固定梁平行设置；所述第一至第三横梁依次平行设置在第一、第二固定梁之间，其中，第三横梁的两端分别和第一、第二固定梁的末端垂直固连；所述第一、第二拱门结构相同，呈倒U形、开口向下，且两端均分别和第一、第二固定梁垂直固连，其中，第一拱门位于第一横梁前侧，第二拱门位于第二、第三横梁之间；

所述传动机构包含传动轴、第一主动伞齿轮、第一从动伞齿轮、第二主动伞齿轮、第二从动伞齿轮、第三主动伞齿轮和第三从动伞齿轮；

所述第一横梁、第二横梁中心均设有供所述传动轴穿过的通孔；所述传动轴和所述第一固定梁平行设置，依次穿过第一横梁、第二横梁中心的通孔，和第一横梁、第二横梁转动相连；

所述第一从动伞齿轮、第二主动伞齿轮、第三主动伞齿轮均设置在所述传动轴上，和传动轴同轴固连，其中，所述第一从动伞齿轮位于第一横梁、第二横梁之间，第二主动伞齿轮位于传动轴前端，第三主动伞齿轮位于传动轴后端；

所述微型电机通过电机座固定在第一横梁、第二横梁之间的第一固定梁、第二固定梁上，其输出轴和所述第一主动伞齿轮的转轴同轴固连，所述第一主动伞齿轮和所述第一从动伞齿轮啮合；

所述第二从动伞齿轮设置在第一拱门中，其转轴和第一横梁平行设置且转轴两端分别穿出第一固定梁、第二固定梁并和第一固定梁、第二固定梁转动连接；所述第二从动伞齿轮和所述第二主动伞齿轮啮合；

所述第三从动伞齿轮设置在第二拱门中，其转轴和第一横梁平行设置且转轴两端分别穿出第一固定梁、第二固定梁并和第一固定梁、第二固定梁转动连接；所述第三从动伞齿轮和所述第三主动伞齿轮啮合；

所述第一扑动机构、第二扑动机构结构相同，均包含梳状柔性铰链、第一至第二曲柄、第一至第二摇杆连接件、第一至第二摇杆、以及第一至第二扑翼连接件；

所述梳状柔性铰链包含固定条、第一至第二限位条、以及2n根扭转条，n为大于等于2的自然数，其中，所述第一限位条、固定条、第二限位条依次平行设置在同一平面；所述扭转条均采用柔性材料制成；所述2n根扭转条中的n根扭转条平行等距设置在第一限位条和固定条之间，两端均分别和第一限位条、固定条垂直固连，且该n根扭转条上均设有通孔、且通孔数量依次增多，使得每根扭转条的抗弯刚度不同；所述2n根扭转条中的另外n根扭转条平行等距设置在固定条和第二限位条之间，两端均分别和固定条、第二限位条垂直固连，且该n根扭转条上也设有通孔，和第一限位条、固定条之间的扭转条关于固定条对称；

所述第一、第二摇杆连接件结构相同，均包含转动柱和固定销；所述转动柱两侧对称设有圆柱状凸起，且转动柱沿其轴线设有和所述固定销相连的通孔；所述固定销和所述转动柱的通孔转动相连；

所述第一、第二扑翼连接件结构相同，均包含固定杆和转动圈，所述转动圈套在所述固定杆上、和所述固定杆转动相连，且转动圈两侧对称设有圆柱状凸起；

所述第一、第二摇杆结构相同，两端均设有U形接口；

所述第一、第二曲柄平行设置；所述第一、第二摇杆连接件的固定销分别和所述第一、第二曲柄的一端垂直固连；

所述第一、第二扑翼连接件固定杆的一端分别和梳状柔性铰链的第一、第二限位条垂直固连；

所述第一摇杆一端的U形接口和所述第一摇杆连接件转动柱两侧的凸起转动相连，使得第一摇杆能够绕第一摇杆连接件转动柱两侧的凸起自由转动；第一摇杆另一端的U形接口和所述第一扑翼连接件转动圈两侧的凸起转动相连，使得第一摇杆能够绕第一扑翼连接件转动圈两侧的凸起自由转动；

所述第二摇杆一端的U形接口和所述第二摇杆连接件转动柱两侧的凸起转动相连，使得第二摇杆能够绕第二摇杆连接件转动柱两侧的凸起自由转动；第二摇杆另一端的U形接口和所述第二扑翼连接件转动圈两侧的凸起转动相连，使得第二摇杆能够绕第二扑翼连接件转动圈两侧的凸起自由转动；

所述第一扑动机构梳状柔性铰链的固定条固定在所述第一拱门顶点、和所述第一固定梁平行；第一扑动机构的第一曲柄、第二曲柄的另一端分别和第二从动伞齿轮转轴的两端固连；

所述第二扑动机构梳状柔性铰链的固定条固定在所述第二拱门顶点、和所述第一固定梁平行；第二扑动机构的第一曲柄、第二曲柄的另一端分别和第三从动伞齿轮转轴的两端固连；

所述第一、第二仿生前翼分别设置在所述第一扑动机构中第一、第二扑翼连接件固定杆的另一端；第一、第二仿生后翼分别设置在所述第二扑动机构中第一、第二扑翼连接件固定杆的另一端；所述尾翼设置在所述第三横梁中点处；其中，第一至第二仿生前翼、第一至第二仿生后翼通过扑动和扭转运动产生气动力，尾翼用于控制飞行时的稳定性。