[发明专利]基于十字轴铰链和圆锥摇臂的三维扑动扑翼驱动机构

摘要

本发明提供一种基于十字轴铰链和圆锥摇臂的三维扑动扑翼驱动机构，包括机架(1)、扑动驱动机构(2)和变幅扫掠伺服机构(3)；扑动驱动机构(2)包括扑动电机以及同时与所述扑动电机的输出轴联动的并且对称设置的左扑动驱动单元和右扑动驱动单元；左扑动驱动单元和所述右扑动驱动单元的结构相同，均包括：齿轮减速器、圆锥套筒摇臂(2.4)和十字扑动轴(2.5)。优点为：本发明提供一种基于十字轴铰链与圆锥摇臂的三维扑动扑翼驱动机构，能以较为简单的结构实现扫掠、变幅、扑动等鸟类具有的复杂运动，且具有较高的结构效率和较大的输出功率，可靠性高，使用寿命长，适合在微型扑翼飞行器中应用。

主权项

1.一种基于十字轴铰链和圆锥摇臂的三维扑动扑翼驱动机构，其特征在于，包括机架(1)、扑动驱动机构(2)和变幅扫掠伺服机构(3)；所述机架(1)的左右两侧对称安装左扑动翼(4)和右扑动翼(5)；所述扑动驱动机构(2)包括扑动电机以及同时与所述扑动电机的输出轴联动的并且对称设置的左扑动驱动单元和右扑动驱动单元；所述左扑动驱动单元的输出端与所述左扑动翼(4)连接，所述右扑动驱动单元的输出端与所述右扑动翼(5)连接；所述扑动电机同时驱动所述左扑动驱动单元和右扑动驱动单元动作，进而带动所述左扑动翼(4)和所述右扑动翼(5)同时进行扑动动作；其中，所述左扑动驱动单元和所述右扑动驱动单元的结构相同，均包括：齿轮减速器、圆锥套筒摇臂(2.4)和十字扑动轴(2.5)；齿轮减速器安装于所述机架(1)上，所述齿轮减速器直接与所述扑动电机连接；所述十字扑动轴(2.5)包括呈十字形交叉设置的扑动长轴(2.5.1)和扑动短轴(2.5.2)；所述圆锥套筒摇臂(2.4)为长度可自适应调节的摇臂；所述圆锥套筒摇臂(2.4)的一端与所述齿轮减速器的末级齿轮的偏心轴孔铰接，所述圆锥套筒摇臂(2.4)的另一端具有上下两个夹头，上下夹头各与所述扑动短轴(2.5.2)的上下两端铰接；同时，所述扑动短轴(2.5.2)的两端与扑动翼的翼根铰接，作为扑动翼扑动的扑动轴；当所述扑动电机带动所述齿轮减速器旋转时，旋转运动使圆锥套筒摇臂(2.4)在空间中的轨迹形成一个圆锥面，其中，圆锥面的锥顶角为扑动短轴(2.5.2)所在位置，并将旋转运动转换为扑动短轴(2.5.2)的上下扑动运动；当所述扑动短轴(2.5.2)做上下扑动运动时，带动扑动翼进行上下扑动运动；所述变幅扫掠伺服机构(3)包括对称安装于所述机架(1)左右两侧的左变幅扫掠伺服单元和右变幅扫掠伺服单元；在所述机架(1)的中部安装前变幅扫掠伺服电机和后变幅扫掠伺服电机；所述左变幅扫掠伺服单元的输出端与所述左扑动翼(4)连接，所述右变幅扫掠伺服单元的输出端与所述右扑动翼(5)连接；其中，所述左变幅扫掠伺服单元和所述右变幅扫掠伺服单元均包括对称安装于所述扑动长轴(2.5.1)的前后两侧的前变幅扫掠伺服装置(3.1)和后变幅扫掠伺服装置(3.2)；前变幅扫掠伺服电机用于驱动左右两侧的前变幅扫掠伺服装置(3.1)动作，进而改变所述十字扑动轴(2.5)的前端距离所述机架(1)的距离；后变幅扫掠伺服电机用于驱动左右两侧的后变幅扫掠伺服装置(3.2)动作，进而改变所述十字扑动轴(2.5)的后端距离所述机架(1)的距离；当所述十字扑动轴(2.5)的前后两端同时向远离机架(1)方向进行直线运动时，此时圆锥套筒摇臂(2.4)运动轨迹的锥顶角变小，机翼的扑动幅度变小；当所述十字扑动轴(2.5)的前后两端同时向靠近机架(1)方向进行直线运动时，此时圆锥套筒摇臂(2.4)运动轨迹的锥顶角变大，机翼的扑动幅度变大；当所述十字扑动轴(2.5)的前后两端被作用于相反方向的作用力时，即前后机构差动控制，此时所述十字扑动轴(2.5)沿水平面发生旋转，不再与机身体轴线平行，此时扑动翼的掠角发生变化，从而实现对扑动翼的扫掠控制。