[发明专利]一种可悬停的多翼仿生飞行器

说明书

本发明提供的一种可悬停的多翼仿生飞行器，包括整体支架，所述整体支架上设置有四个直驱传动机构，每个直驱传动机构上安装有一个扑动翼；每个直驱传动机构均连接至飞控驱动系统；本发明能够在保证传动功率和扭矩要求的基础上，极大的简化了传动系统结构，提高了飞行器整体的传动效率以及机械可靠性；通过合理的空间分布布局，有效的减小了前后翼之间的气动干扰，提升了飞行器整体的气动性能。

技术领域

本发明属于仿生扑翼无人飞行器技术领域，具体涉及一种可悬停的多翼仿生飞行器。

背景技术

微型扑翼飞行器是一种模仿鸟类和昆虫飞行方式的无人飞行器，因其独特的仿生外形和飞行特性，使其具有了高度机动性和灵活性以及隐蔽性，因而在低空侦察、城市作战、电子干扰、核生化探测、地理勘测、自然灾害监视与支援、环境污染监测以及边境巡逻等任务中相较于固定翼式和旋翼式微型飞行器更具优势，在国防军事以及民用方面有着广泛的应用前景。蜻蜓具有优秀的飞行能力，平均飞行速度约为1～5m/s，扑动频率约30～40Hz，具备前飞、侧飞、后飞、垂直飞行或悬停等飞行能力。蜻蜓的四个扑动翼的气动干扰效应增强了升力且提供了稳定的飞行性能。悬停作为蜻蜓的独特飞行能力，在其仿生飞行器设计过程中，对于实际侦察勘测具有重要的价值和应用。

扑动翼传动系统作为扑翼飞行器的关键组成系统，其性能好坏对于飞行器整体飞行性能具有重要的影响。目前在仿鸟扑翼飞行器中主要的传动形式是直流电机作为动力源，利用曲柄摇杆等连杆机构和齿轮齿条等实现周转运动与往复运动的转化。在仿昆虫扑翼飞行器中，基于智能材料学者们提出了多种新型的驱动方式，如压电驱动、人工肌肉、电磁驱动等。

目前在仿蜻蜓多翼扑翼飞行器中，由于飞行器整体尺寸和重量小，而且扑动翼的扑动频率较高，传统的电机加曲柄摇杆或齿轮齿条的传动机构，结构复杂，运动精度低，可靠性差，很难满足飞行器的设计需求。而受限于材料、微机电以及加工制造等技术的制约，新型驱动方式很难用于实际工程化的扑翼飞行器中。如何能够结合现有技术水平以及飞行器应用需求，设计满足微型仿昆虫扑翼飞行器性能要求的传动系统，成为制约微型扑翼飞行器工程化的关键问题，亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可悬停的多翼仿生飞行器，解决了现有技术中存在的上述不足。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种可悬停的多翼仿生飞行器，包括整体支架，所述整体支架上设置有四个直驱传动机构，每个直驱传动机构上安装有一个扑动翼；

每个直驱传动机构均连接至飞控驱动系统。

优选地，所述直驱传动机构包括无刷电机和不完全传动齿轮，其中，所述无刷电机的输出轴驱动连接不完全传动齿轮；所述扑动翼安装在不完全传动齿轮上。

优选地，所述整体支架上安装有用于获取扑动翼转动角度的翼位置传感系统，所述翼位置传感系统与飞控驱动系统连接。

优选地，所述翼位置传感系统与扑动翼之间通过传动轴组件连接。

优选地，所述飞控驱动系统包括电子调速器、能源系统、接收机和飞行控制系统，其中，所述能源系统的输出端连接电子调速器的输入端；所述接收机的输出端与飞行控制系统的输入端连接；所述飞行控制系统的输出端与电子调速器的输入端连接；电子调速器的输出端与直驱传动系统的输入端连接。

优选地，所述扑动翼和直驱传动系统之间插装连接。

优选地，所述整体支架包括驱动支架和连接架杆，其中，所述驱动支架设置有两个，两个驱动支架分别安装在连接架杆的两端。

优选地，每个驱动支架的两端分别安装有一个直驱传动机构；所述飞控驱动系统安装在连接架杆上。

优选地，每个驱动支架上开设有两个对称布置的卡槽，所述直驱传动系统的不完全传动齿轮的齿条端卡装早卡槽内。