[发明专利]一种两段式三自由度扑翼飞行器

说明书

本发明公开了一种两段式三自由度扑翼飞行器，包括身躯、内扑翼和外扑翼，身躯上设有驱动电机，将动力传递给两个并排设置的第一传动杆，两个内扑翼分别设在身躯两侧，内扑翼包括第一内翼支撑杆和第二内翼支撑杆，每一第一内翼支撑杆通过设在身躯上的第一内翼扑动组件驱动扑动，每一第二内翼支撑杆通过设在身躯上的第二内翼扑动组件驱动扑动，两个外扑翼分别设在两个内扑翼两侧，外扑翼包括外翼支撑杆，每一外翼支撑杆通过设在第一内翼支撑杆和第二内翼支撑杆的折叠扭转驱动组件实现折叠运动和扭转运动，仅在一个驱动电机的驱动下，内扑翼和外扑翼便能够有效地实现扑动、折叠和扭转，并且整个机构运行平顺，稳定可靠。

技术领域

本发明涉及扑翼飞行器领域，具体涉及一种两段式三自由度扑翼飞行器。

背景技术

扑翼飞行器是基于仿生学原理，模仿鸟类或昆虫等飞行生物的飞行方式而设计的一种飞行器。研究表明，扑翼飞行器有着特殊的高升力产生机制，非定常流场和低雷诺数下有出色的飞行能力，相对传统的固定翼和旋翼飞行器，扑翼飞行器有着机动性灵活、飞行效率高、能耗低、隐蔽性好等诸多优点，可广泛应用于农业、军事、安防、救灾、遥感等各个领域。但是现有的扑翼飞行器大多采用单自由度扑动的方式，产生的升力和推力较小导致负载能力弱；或者扑翼飞行器为多自由度但是其实现方式多为使用多个驱动源等主动方式，增加了机构的重量和能耗。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明的目的是提供一种两段式三自由度扑翼飞行器，仅在一个驱动电机的驱动下，扑翼便能够有效地实现扑动、折叠和扭转，并且整个机构运行平顺，稳定可靠。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种两段式三自由度扑翼飞行器，包括：

身躯，所述身躯上设有驱动电机，所述驱动电机通过减速机构减速后将动力传递给两个并排设置的第一传动杆；

内扑翼，两个所述内扑翼分别设在身躯两侧，所述内扑翼包括第一内翼支撑杆和第二内翼支撑杆，每一所述第一内翼支撑杆通过设在身躯上的第一内翼扑动组件驱动扑动，每一所述第二内翼支撑杆通过设在身躯上的第二内翼扑动组件驱动扑动，同侧的一个所述第一内翼扑动组件和一个所述第二内翼扑动组件均通过一个所述第一传动杆传送动力；

外扑翼，两个所述外扑翼分别设在两个内扑翼两侧，所述外扑翼包括外翼支撑杆，每一所述外翼支撑杆通过设在所述第一内翼支撑杆和所述第二内翼支撑杆上的折叠扭转驱动组件实现折叠运动和扭转运动，每一所述折叠扭转驱动组件通过一个所述第一传动杆传送动力。

进一步地，所述两段式三自由度扑翼飞行器还包括尾翼，所述尾翼通过转向俯仰机构实现转向运动和俯仰运动。

进一步地，所述转向俯仰机构包括第一舵机、第一舵机架、第二舵机，所述第一舵机安装在所述身躯上且所述第一舵机的输出轴横向方向设置，所述第一舵机架和所述第一舵机的输出轴相连，所述第二舵机安装在所述第一舵机架上且所述第二舵机的输出轴竖直方向设置，所述尾翼和所述第二舵机的输出轴相连。

进一步地，所述减速机构包括电机齿轮、一级减速齿轮、二级减速齿轮和三级减速齿轮，所述电机齿轮安装在所述驱动电机的输出轴上，所述一级减速齿轮与所述电机齿轮啮合，所述一级减速齿轮的转轴上安装所述二级减速齿轮，两个所述第一传动杆分别设在所述二级减速齿轮的两侧，每一所述第一传动杆上安装一个所述三级减速齿轮，两个所述三级减速齿轮均与所述二级减速齿轮啮合。

进一步地，所述第一内翼扑动组件包括第二传动杆和第一曲柄，所述第二传动杆的一端固定在所述三级减速齿轮上，另一端与所述第一曲柄的一端通过转动副相连，所述第一曲柄的另一端与所述身躯通过转动副相连，所述第一内翼支撑杆与所述第二传动杆垂直且所述第一内翼支撑杆的一端通过套筒套设在所述第二传动杆上，所述通过所述三级减速齿轮带动所述第二传动杆转动，进而带动所述第一曲柄转动和所述第一内翼支撑杆扑动。