[发明专利]一种基于扑动-折叠-扭转耦合运动的仿生扑翼飞行器

摘要

本发明公开了一种基于扑动‑折叠‑扭转耦合运动的仿生扑翼飞行器，该扑翼飞行器由机身、两侧机翼和尾翼机构组成，机翼电机启动时，机翼电机输出轴上的曲柄齿轮转动，依次带动前段第一机翼杆、前段第二机翼杆、前段第三机翼杆转动，实现机翼的扑动运动。固定齿轮随着前段第二机翼杆上下摆动，将扭矩通过行星齿轮传递给从动锥齿轮，带动第三翼面支撑板绕中段第三机翼杆小幅度转动，实现机翼的扭转运动；前段机翼、中段机翼和末段机翼扑动角度不同，实现机翼的折叠运动。通过尾翼和调节尾翼方向的舵机共同实现飞行器的转向。本发明具有驱动原动件少、能实现扑动‑折叠‑扭转耦合的扑翼运动、飞行灵活和产生的有效升力大的特点。

主权项

1.一种基于扑动‑折叠‑扭转耦合运动的仿生扑翼飞行器，其特征在于：该仿生扑翼飞行器由机身、尾翼机构以及位于机身两侧的机翼组成，所述机身包括机身外框架和固定安装在机身外框架中部的机翼固定架；所述机翼包括前段机翼、中段机翼、末段机翼、以及包覆在三段机翼上的软质包覆层，所述前段机翼包括曲柄齿轮、三角连杆一、三角连杆二、前段第一机翼杆、前段第二机翼杆、前段第三机翼杆、第一翼面支撑板和第二翼面支撑板，所述三角连杆一和三角连杆二的一个顶点通过同一根销轴铰接在机翼固定架上，三角连杆一的另一个顶点设有铰接相连的第一连杆，第一连杆另一端通过第一销轴铰接在曲柄齿轮上的偏心处，三角连杆二的另一个顶点设有通过第二销轴铰接的第二连杆，第二连杆底部也铰接在第一销轴上，三角连杆一、三角连杆二以及第一连杆和第二连杆共同组成一个四边形结构，三角连杆一和三角连杆二的第三个顶点均在这个四边形结构外，三角连杆一的第三个顶点设有铰接相连的第一摆杆，第一摆杆另一端通过第三销轴与前段第一机翼杆左端铰接相连，第三销轴上还铰接有第二摆杆，第二摆杆另一端铰接在第二销轴上，三角连杆二的第三个顶点与前段第二机翼杆左端铰接相连，前段第三机翼杆左端也铰接在第二销轴上，前段第一机翼杆和前段第三机翼杆右端通过第四销轴铰接在一起，所述第一翼面支撑板安装在前段第二机翼杆左端，前段第三机翼杆从第一翼面支撑板底部矩形槽自由穿过，第二翼面支撑板安装在前段第二机翼杆右端，前段第一机翼杆和前段第三机翼杆均从第二翼面支撑板底部矩形槽自由穿过，两个机翼的曲柄齿轮相互啮合传动，其中一个机翼的曲柄齿轮通过机翼电机驱动；所述中段机翼包括固定齿轮、行星齿轮、主动锥齿轮、从动锥齿轮、中段第一机翼杆、中段第二机翼杆、中段第三机翼杆、末端连杆、第三翼面支撑板和第四翼面支撑板，所述固定齿轮通过固定轴固定在前段第二机翼杆右端，中段第一机翼杆左端铰接在固定轴上，所述行星齿轮、主动锥齿轮和从动锥齿轮通过L型转轴安装在中段第一机翼杆，且行星齿轮与固定齿轮啮合传动，所述主动锥齿轮与行星齿轮固定相连，所述从动锥齿轮安装在L型转轴另一端，从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合传动，从动锥齿轮端面偏心处通过翼面摆杆铰接在第三翼面支撑板中部，中段第二机翼杆左端铰接在前段第三机翼杆右端的第四销轴上，中段第三机翼杆左端铰接在行星齿轮上半部分的偏心处，中段第一机翼杆右端和中段第二机翼杆右端一起铰接在末端连杆底部，中段第三机翼杆右端铰接在末端连杆顶部，第三翼面支撑板的前端和第四翼面支撑板的前端分别固定安装中段第三机翼杆左端处和右端处，中段第一机翼杆和中段第二机翼杆依次从第三翼面支撑板和第四翼面支撑板底部矩形槽自由穿过；所述末段机翼包括末端第一连杆、末端第二连杆、第五翼面支撑板和第六翼面支撑板，所述末端第一连杆、末端第二连杆和末端连杆两端相连组成三角形结构，第五翼面支撑板和第六翼面支撑板分别固定在末端第一连杆的左端处和右端处。