一種共振式拍動翼機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種共振式拍動翼機器人，屬于微小型機器人技術領域。
【背景技術】
[0002]微小型機器人技術一直以來都是機器人技術領域的一個重要分支，其突出優(yōu)勢在于狹小空間內(nèi)的良好通過性以及常規(guī)空間內(nèi)的難察覺性，在復雜狹小空間探查、搜救等領域具有廣泛應用前景。
[0003]借鑒仿生學的原理，拍動翼式微小型機器人是目前的主要研宄方向。不過，目前多數(shù)拍動翼式微小型機器人均采用電機和連桿機構實現(xiàn)翼的周期性拍動，普遍存在結(jié)構復雜的突出不足，而拍動翼運動頻率和速度偏低也是該類機器人目前存在的一個主要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有微小型飛行機器人結(jié)構復雜、拍動翼運動頻率和速度偏低的問題，提供了一種共振式拍動翼機器人。
[0005]本發(fā)明所述的一種共振式拍動翼機器人，它包括機器人本體、η對豎直拍動翼、m對水平拍動翼、電源、控制器和傳感器，η和m均為正整數(shù)；
[0006]每對豎直拍動翼均對稱設置在機器人本體的兩側(cè)，豎直拍動翼包括第一支撐梁、第一電機、第一偏心輪、第一振動梁和第一薄翼，
[0007]第一支撐梁為中空結(jié)構，所述第一支撐梁的一端與機器人本體的側(cè)面固定連接，第一支撐梁該端的內(nèi)部固定有第一電機，第一電機的輸出軸上套接有第一偏心輪；
[0008]第一振動梁的一端與第一支撐梁的另一端固定連接，第一薄翼的上端固定在第一振動梁的另一端的下表面；第一薄翼沿豎直方向延展；
[0009]每對水平拍動翼對稱設置在機器人本體的兩側(cè)，水平拍動翼包括第二支撐梁、第二電機、第二偏心輪、第二振動梁和第二薄翼；
[0010]第二支撐梁為中空結(jié)構，所述第二支撐梁的一端與機器人本體的側(cè)面固定連接，第二支撐梁該端的內(nèi)部固定有第二電機，第二電機的輸出軸上套接有第一偏心輪；
[0011]第二振動梁的一端與第二支撐梁的另一端固定連接，第二薄翼的上端固定在第二振動梁的另一端的后表面；第二薄翼沿水平方向延展；
[0012]電源和控制器均設置在機器人本體的內(nèi)部，所述傳感器設置在機器人本體的頂端；電源用于為控制器、傳感器、第一電機和第二電機供電，傳感器用于采集探測機器人前方的障礙物信號，傳感器的障礙物探測信號輸出端連接控制器的障礙物探測信號輸入端。
[0013]本發(fā)明所述的共振式拍動翼機器人采用的是彈性體共振實現(xiàn)飛行，沒有中間的傳動機構，結(jié)構實現(xiàn)了極大程度的簡化；此外，由于共振狀態(tài)下薄翼獲得了較高的振幅和振速，改善了拍動翼運動頻率速度偏低的問題。本發(fā)明的共振式拍動翼機器人結(jié)構簡單，加工裝配十分簡便，易于實現(xiàn)微型化。
【附圖說明】
[0014]圖1為【具體實施方式】一所述的共振式拍動翼機器人的結(jié)構示意圖；
[0015]圖2為【具體實施方式】一所述的共振式拍動翼機器人的立體結(jié)構示意圖；
[0016]圖3是圖1的A-A方向的剖視圖；
[0017]圖4為豎直拍動翼或水平拍動翼在共振狀態(tài)下向前或向上彎曲的變形示意圖；
[0018]圖5為豎直拍動翼或水平拍動翼在共振狀態(tài)下向后或向下彎曲的變形示意圖。
【具體實施方式】
[0019]【具體實施方式】一、結(jié)合圖1到圖3說明本實施方式，本實施方式所述的一種共振式拍動翼機器人，它包括機器人本體l、n對豎直拍動翼2、m對水平拍動翼3、電源4、控制器5和傳感器6，η和m均為正整數(shù)；
[0020]每對豎直拍動翼2均對稱設置在機器人本體I的兩側(cè)，豎直拍動翼2包括第一支撐梁2-1、第一電機2-2、第一偏心輪2-3、第一振動梁2-4和第一薄翼2_5，
[0021]第一支撐梁2-1為中空結(jié)構，所述第一支撐梁2-1的一端與機器人本體I的側(cè)面固定連接，第一支撐梁2-1該端的內(nèi)部固定有第一電機2-2，第一電機2-2的輸出軸上套接有第一偏心輪2-3 ；
[0022]第一振動梁2-4的一端與第一支撐梁2-1的另一端固定連接，第一薄翼2-5的上端固定在第一振動梁2-4的另一端的下表面；第一薄翼2-5沿豎直方向延展；
[0023]每對水平拍動翼3對稱設置在機器人本體I的兩側(cè)，水平拍動翼3包括第二支撐梁3_1、第二電機3_2、第二偏心輪3_3、第二振動梁3_4和第二薄翼3_5 ；
[0024]第二支撐梁3-1為中空結(jié)構，所述第二支撐梁3-1的一端與機器人本體I的側(cè)面固定連接，第二支撐梁3-1該端的內(nèi)部固定有第二電機3-2，第二電機3-2的輸出軸上套接有第一偏心輪2-3 ；
[0025]第二振動梁3-4的一端與第二支撐梁3-1的另一端固定連接，第二薄翼3-5的上端固定在第二振動梁3-4的另一端的后表面；第二薄翼3-5沿水平方向延展；
[0026]電源4和控制器5均設置在機器人本體I的內(nèi)部，所述傳感器6設置在機器人本體I的頂端；電源4用于為控制器5、傳感器6、第一電機2-2和第二電機3-2供電，傳感器6用于采集探測機器人前方的障礙物信號，傳感器6的障礙物探測信號輸出端連接控制器5的障礙物探測信號輸入端；
[0027]第一電機2-2的開關控制信號輸入端連接控制器5的豎直拍動控制信號輸出端，第二電機3-2的開關控制信號輸入端連接控制器5的水平拍動控制信號輸出端。
[0028]本實施方式中2n個豎直拍動翼2中每對對稱的兩個第一振動梁2_4長度相等，且相互平行；2m個水平拍動翼3中，每對對稱的兩個第二振動梁3-4長度相等，且相互平行，當η和m均為I時，如圖1和圖2所示，這樣可以保證對稱的拍動翼產(chǎn)生一致的升力或者推進力，本實施方式中所述的η對豎直拍動翼2以機器人本體I的中軸線為中心呈圓周對稱排列或沿機器人本體I的側(cè)面等間隔向下對稱排列；m對水平拍動翼3以機器人本體I的中軸線為中心呈圓周排列或沿機器人本體I的側(cè)面等間隔向下排列。
[0029]本發(fā)明所述的共振式拍動翼機器人，利用了懸臂結(jié)構拍動翼的共振式彎曲振動的工作原理:安裝在電機輸出軸上的偏心輪在電機帶動下會產(chǎn)生一個同頻的離心力，當電機的轉(zhuǎn)動頻率等于拍動翼的彎曲振動共振頻率時，該離心力就會激發(fā)拍動翼產(chǎn)生彎曲共振，從而在薄翼處獲得了周期性的彎曲振動，如圖4和圖5所示；豎直拍動翼的彎振是沿機器本身體前后方向拍動的，水平拍動翼的彎振是沿機器人身體上下方向拍動的；第一薄翼的前后拍動會獲得向上的升力，用于克服機器人重力以及高度的調(diào)整；第二薄翼的上下拍動會獲得向前的推力，用于推動機器人向前飛行；設置在身體前端的傳感器用于探測機器人前方障礙物情況；電源驅(qū)動第一電機；控制器接收傳感器返回的信息，并進行分析處理，然后規(guī)劃