[发明专利]一种基于多级减速机构的扑翼机器人

说明书

本发明公开了一种基于多级减速机构的扑翼机器人，包括机架、扑翼机构和尾翼机构；扑翼机构包括扑翼、电机和齿轮减速机构，扑翼首端内侧还相对设置有横向的旋转杆件，两个旋转杆件上均铰接连接有连杆，两个连杆通过齿轮减速机构连接固定于机架上的电机；尾翼机构包括水平翼和垂直翼，水平翼的尾端铰接有活动挡板一，垂直翼的尾端铰接有活动挡板二，活动挡板一由水平翼上设置的丝杠电机一驱动上下摆动，活动挡板二由垂直翼上设置的丝杠电机二驱动左右摆动；本发明中，扑翼机构采用多级齿轮减速机构，能够选择功能性更优的电机作为驱动；尾翼机构使用了水平‑垂直尾翼结构，通过两个丝杠点击控制活动挡板方向，从而达到了控制飞行方向的作用。

技术领域

本发明涉及仿生扑翼机器人技术领域，特别是涉及一种基于多级减速机构的扑翼机器人。

背景技术

扑翼机器人为一种可飞行机器人，其飞行模式与鸟类相似，通过机翼的上下扑动完成飞行。与传统的固定翼航模类飞机相对比，扑翼飞行不需要螺旋桨等升力装置，只需要通过上下扑动即可完成飞行任务，由尾翼控制飞行方向。由此，扑翼机器人的飞行姿态能够更加灵活，能够完成更复杂的飞行任务。扑翼机器人的应用前景十分广泛，因其飞行与鸟类有一定相似性，故隐蔽性佳，运动相对灵活，且可携带相关云台，在军用方面有着很高的利用价值。

现有仿生扑翼机器人，有西北工业大学设计发明的“信鸽”机器人，该扑翼机器人主要由扑翼和尾翼两部分组成，共有三个主动自由度。扑翼部分选择了较仿生的单自由度翅膀结构。尾翼部分选择了两自由度的V型尾翼，以此实现对飞行方向的调整。该扑翼机器人可以完成类似于鸟类飞行运动。

现有的仿生扑翼机器人的扑翼主要为电机驱动对称齿轮，鲜有多级减速机构，这类机构对于电机选型的局限性较大，无法调整减速比，即无法调整扑翼频率，无法选择功率转速较大的无刷电机作为驱动等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多级减速机构的扑翼机器人，以解决上述现有技术存在的问题，由齿轮减速机构减速，通过曲柄摇杆机构驱动翅膀的扑动，这样的扑翼结构驱动功率大，摩擦阻力小，结构相对简单，扑翼飞行过程稳定；尾翼部分采用近似飞机的水平-垂直尾翼，通过丝杠电机控制尾翼挡板的方向，从而控制飞行方向。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于多级减速机构的扑翼机器人，包括机架、扑翼机构和尾翼机构；所述扑翼机构包括扑翼、电机和齿轮减速机构，所述扑翼设置有两个，两个所述扑翼分别设置于所述机架的两侧，两个所述扑翼内侧的首尾端均与所述机架铰接，两个所述扑翼首端内侧还相对设置有横向的旋转杆件，两个所述旋转杆件上均铰接连接有连杆，两个所述连杆通过所述齿轮减速机构连接固定于所述机架上的电机；

所述尾翼机构包括水平翼和垂直翼，所述水平翼固定于所述机架的尾端，所述垂直翼竖向设置于所述水平翼的顶部，所述水平翼的尾端铰接有活动挡板一，所述垂直翼的尾端铰接有活动挡板二，所述活动挡板一由水平翼上设置的丝杠电机一驱动上下摆动，所述活动挡板二由垂直翼上设置的丝杠电机二驱动左右摆动。

优选地，所述齿轮减速机构包括齿轮一、齿轮二、齿轮三、齿轮四、齿轮五和齿轮六，所述齿轮一与所述电机的动力输出轴连接，所述齿轮二、齿轮三和齿轮四均包括一体设置的大齿轮和小齿轮，大齿轮和小齿轮同轴设置，所述齿轮一和齿轮二的大齿轮啮合连接，所述齿轮二的小齿轮与所述齿轮三的大齿轮啮合连接，所述齿轮三的小齿轮与所述齿轮四的大齿轮啮合连接，所述齿轮四的小齿轮与所述齿轮五啮合连接，所述齿轮五和齿轮六对称啮合连接，所述齿轮五和齿轮六分别通过销轴铰接连接两个所述连。

优选地，所述齿轮一与所述电机的动力输出轴过盈配合连接。

优选地，所述丝杠电机一上带有舵盘，所述舵盘上设置有铰接孔，所述活动挡板一上设置有带有铰接孔的基座一，所述舵盘与所述基座一之间通过U型的连杆一连接，且所述连杆一的两端分别与所述舵盘和所述基座一上的铰接孔铰接。