[发明专利]一种可悬停仿生机械蜻蜓飞行器及其控制方法

权利要求书

1.一种可悬停仿生机械蜻蜓飞行器，其特征在于：包括机身、对称分布在机身两侧的四个翅翼和安装在机身上且与四个翅翼一一对应设置的四个翅翼驱动机构；所述翅翼驱动机构包括电机、蜗轮蜗杆传动机构和曲柄摆动导杆机构；所述蜗轮蜗杆传动机构包括安装在电机输出轴上的蜗杆和与蜗杆啮合相连的蜗轮；所述曲柄摆动导杆机构包括安装在蜗轮顶部的连接轴、设置在连接轴上端一侧的摇臂和安装在摇臂的外端上方的摇把，所述翅翼的内端位于摇臂的上方，其内端开设有条孔，摇把的上端伸入至条孔中。

2.根据权利要求1所述的一种可悬停仿生机械蜻蜓飞行器，其特征在于：所述机身包括机身主体和沿机身主体外周设置的四个固定机构；所述固定机构包括与机身主体相连的固定底板以及依次设置在固定底板上方的安装部一、安装部二和电机安装板；所述安装部一上开设有轴孔一；所述安装部二上开设有轴孔二；所述电机安装板上开设有电机安装孔，所述电机的机身安装在电机安装孔中。

3.根据权利要求2所述的一种可悬停仿生机械蜻蜓飞行器，其特征在于：所述翅翼包括翅脉和翅脉运动连接部；所述翅脉包括自上向下依次设置的三条，三条翅脉的内端部汇聚后与翅脉运动连接部相连；所述条孔开设在翅脉运动连接部上，条孔内侧的翅脉运动连接部上开设有轴孔三；所述翅翼通过销钉一安装在安装部一上，销钉一自上向下依次穿过轴孔三和轴孔一，与轴孔三间隙配合，与轴孔一过盈配合。

4.根据权利要求2所述的一种可悬停仿生机械蜻蜓飞行器，其特征在于：所述连接轴及蜗轮上开设有相贯通的轴孔四；所述连接轴通过销钉二与安装部二相连，销钉二自上向下依次穿过轴孔四和轴孔二，与轴孔四间隙配合，与轴孔二过盈配合。

5.根据权利要求1所述的一种可悬停仿生机械蜻蜓飞行器，其特征在于：所述蜗杆包括蜗杆主体、开设在蜗杆主体中间部位的蜗杆轴孔以及沿蜗杆主体外周设置的右旋的轮齿；所述电机的输出轴插入至蜗杆轴孔中且二者过盈配合。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的可悬停仿生机械蜻蜓飞行器的控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)翅翼扑动

电机的输出轴旋转，驱动与输出轴相连的蜗杆同步转动，蜗杆带动与其啮合相连的蜗轮转动，蜗轮带动摇把转动，与此同时，由于摇把与条孔间隙配合，摇把在条孔中发生滑动，因此，在摇把转动时，通过条孔驱动翅翼运动，实现翅翼的扑动；

(2)飞行器横滚运动：当机身左侧的两个电机转速增加，同时机身右侧的两个电机转速减小，机身左侧的两个翅翼的升力大于机身右侧的两个翅翼的升力，进而产生使机身向右倾转的横滚力矩；反之，当机身左侧的两个电机转速减小，同时机身右侧的两个电机转速增加，机身左侧的两个翅翼升力小于机身右侧的两个翅翼升力，进而产生使机身向左倾转的横滚力矩，实现飞行器的横滚运动控制；

(3)飞行器俯仰运动：当机身前侧的两个电机转速增加，同时机身后侧的两个电机转速减小，机身前侧的两个翅翼的升力大于机身后侧的两个翅翼的升力，进而产生使机身向后倾转的俯仰力矩；反之，当机身前侧的两个电机的转速减小，同时机身后侧的两个电机的转速增加，机身前侧的两个翅翼的升力小于机身后侧的两个翅翼的升力，进而产生使机身向前倾转的俯仰力矩，实现飞行器的俯仰运动控制；

(4)飞行器偏航运动：当机身左前侧及右后侧的电机转速增加，同时机身右前侧及左后侧的电机转速减小，机身左前侧的翅翼、右后侧的翅翼产生的顺时针力矩大于右前侧的翅翼、左后侧的翅翼产生的逆时针力矩，进而产生使机首向右偏航的偏航力矩；反之，当机身左前侧的电机、右后侧的电机转速减小，同时右前侧的电机、左后侧的电机转速增加，左前侧的翅翼、右后侧的翅翼产生的顺时针力矩小于右前侧的翅翼、左后侧的翅翼产生的逆时针力矩，进而产生使机首向左偏航的偏航力矩，实现飞行器的偏航运动控制。