本發(fā)明屬于微型撲翼飛行器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種仿鳥(niǎo)類(lèi)多自由度撲翼飛行器。

背景技術(shù)：

微型仿生撲翼飛行器是一種模仿鳥(niǎo)類(lèi)和昆蟲(chóng)飛行、基于仿生學(xué)原理設(shè)計(jì)制造的新型飛行器。它與固定翼和旋翼飛行相比，它便具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：如原地或小場(chǎng)地起飛，極好的飛行機(jī)動(dòng)性和一定的空中懸停性能，它將舉升、懸停和推進(jìn)功能集于一撲翼系統(tǒng)，可以用較小的能量進(jìn)行長(zhǎng)距離飛行。根據(jù)仿生學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果可以預(yù)見(jiàn)，在翼展小于15cm時(shí)，撲翼飛行比固定翼和旋翼飛行更具有優(yōu)勢(shì)，微型仿生撲翼飛行器也必將在該研究領(lǐng)域占據(jù)重要地位。

目前，模仿鳥(niǎo)或昆蟲(chóng)撲動(dòng)飛行的微型撲翼飛行器雖已獲得成功，但是現(xiàn)有的撲翼飛行器大多是上下單自由度撲動(dòng)，翅翼基本形狀不變，翅翼薄膜在慣性力和氣動(dòng)力作用下產(chǎn)生的“被動(dòng)柔性變形”，上下?lián)鋭?dòng)機(jī)構(gòu)耗能大，氣動(dòng)效率低。在自然界中，飛行生物翅膀在三維空間中進(jìn)行復(fù)雜的飛行路徑變換，而且還會(huì)根據(jù)不同的飛行狀況改變翅膀的撲動(dòng)幅度，在進(jìn)行推進(jìn)運(yùn)動(dòng)及向下俯沖運(yùn)動(dòng)時(shí)，還會(huì)改變翅膀在運(yùn)動(dòng)方向迎角，這樣的調(diào)整有利于飛行生物針對(duì)不同情況進(jìn)行不同動(dòng)作變換。

但現(xiàn)有的撲翼飛行器一般是模仿翅膀的上下?lián)鋭?dòng)，這樣的撲翼飛行器的飛行效率低，耗能高。不能很好的進(jìn)行傾斜向上的飛行運(yùn)動(dòng)及向下俯沖運(yùn)動(dòng)，造成飛行器機(jī)動(dòng)性能差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有的撲翼飛行器只能模仿翅膀簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)，飛行效率低，不能很好的進(jìn)行傾斜向上的飛行運(yùn)動(dòng)及向下俯沖運(yùn)動(dòng)，造成飛行器機(jī)動(dòng)性能差的問(wèn)題，提供了一種仿鳥(niǎo)類(lèi)多自由度撲翼飛行器，它可以根據(jù)不同的飛行狀況改變翅膀的撲動(dòng)幅度，還會(huì)改變翅膀在運(yùn)動(dòng)方向的迎角的優(yōu)點(diǎn)，翅翼動(dòng)作具有高度仿生的特性。

一種仿鳥(niǎo)類(lèi)多自由度撲翼飛行器，它包括：機(jī)架、尾翼、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、撲翼和控制裝置等；所述的機(jī)架呈三角狀，前部設(shè)有上支撐架，下支撐架；所述的上支撐架、下支撐架的左右兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)有立軸；所述的尾翼設(shè)置在機(jī)架的后部；所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在機(jī)架的前部；所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括上下?lián)鋭?dòng)機(jī)構(gòu)、翅翼扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和前后掃掠機(jī)構(gòu)；所述的上下?lián)鋭?dòng)機(jī)構(gòu)、翅翼扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和前后掃掠機(jī)構(gòu)均設(shè)置在機(jī)架前部的左右兩側(cè)；撲翼安裝在上下?lián)鋭?dòng)機(jī)構(gòu)上；

進(jìn)一步的，所述的機(jī)架呈三角狀，前部設(shè)有上支撐、下支撐架和立軸；所述的上支撐架、下支撐架的左右兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)有立軸；

進(jìn)一步的，所述的掃掠驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接輸出齒輪；所述的掃掠擺動(dòng)框架總體形狀呈橫放的u形，鉸接在兩側(cè)立軸上；掃掠擺動(dòng)框架的上梁設(shè)有第一扇形齒輪，下梁設(shè)有第二扇形齒輪，左右兩側(cè)的第一扇形齒輪相互嚙合，繞立軸往復(fù)擺動(dòng)；所述的輸出齒輪與第二扇形齒輪相嚙合；所述的掃掠擺動(dòng)框架頂部設(shè)有扭轉(zhuǎn)電機(jī)安裝部和撲動(dòng)電機(jī)安裝部；

進(jìn)一步的，所述的扭轉(zhuǎn)電機(jī)固定在扭轉(zhuǎn)電機(jī)安裝部上；所述的輸出微型齒輪與扭轉(zhuǎn)直流電機(jī)輸出軸固定連接；所述的扭轉(zhuǎn)齒輪框架軸接于掃掠擺動(dòng)框架；所述的扭轉(zhuǎn)齒輪框架內(nèi)側(cè)外圈設(shè)有外圈扭轉(zhuǎn)齒輪；所述的外圈扭轉(zhuǎn)齒輪與輸出微型齒輪相嚙合；

進(jìn)一步的，所述的撲動(dòng)電機(jī)固定安裝在撲動(dòng)電機(jī)安裝部上，且豎直設(shè)置；所述的撲動(dòng)電機(jī)經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)把轉(zhuǎn)速傳遞到輸出軸；所述的輸出軸與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端齒輪固定連接；所述的輸出軸與扭轉(zhuǎn)齒輪框架同軸設(shè)置；

進(jìn)一步的，所述的偏心距直線電機(jī)內(nèi)嵌于掃掠擺動(dòng)框架中，偏心距直線電機(jī)固定有撥桿，撥桿配合于撥叉滑塊；所述的撥叉滑塊與輸出軸同軸設(shè)置，可沿著輸出軸移動(dòng)；

進(jìn)一步的，所述的輸出軸呈l形，內(nèi)部設(shè)有通孔，里面裝有連接線；所述的連接線一端連接于撥叉滑塊，另一端連接于偏心球的內(nèi)部安裝部；

進(jìn)一步的，所述的偏心球外圓表面內(nèi)切于偏心球框架內(nèi)表面；所述的偏心球框架與扭轉(zhuǎn)齒輪框架鉸接；所述的輸出軸頂端與偏心球配合，沿著偏心球內(nèi)部滑槽移動(dòng)；

進(jìn)一步的，所述的偏心球內(nèi)部設(shè)有輸出軸的安裝部形狀呈凹槽狀；所述的輸出軸的頂端設(shè)有安裝部形狀呈凸槽狀，安裝部可以在安裝部?jī)?nèi)滑動(dòng)；

進(jìn)一步的，所述的偏心球有空白處，其截面形狀為四分之一圓，空白處厚度為輸出軸的直徑，輸出軸可以在空白處移動(dòng)；

進(jìn)一步的，所述的偏心球外部設(shè)有滾珠滑槽，滾珠滑槽裝配有圓周彈簧；所述的圓周彈簧與壓緊滾珠相接觸，壓緊滾珠同時(shí)與輸出軸相接觸；所述的壓緊滾珠的直徑大于輸出軸的直徑，使其沿著滾珠滑槽運(yùn)動(dòng)，同時(shí)不落入空白處；

進(jìn)一步的，所述的球心彈簧設(shè)置到輸出軸與內(nèi)部安裝部之間；

進(jìn)一步的，所述的控制裝置包括鋰電池、控制電路板；所述的電池與控制電路板相連接，所述的控制電路板與扭轉(zhuǎn)直流電機(jī)、撲動(dòng)電機(jī)、偏心距直線電機(jī)、掃掠驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連接。

本發(fā)明提供了一種仿鳥(niǎo)類(lèi)多自由度撲翼飛行器，它包括：機(jī)架、尾翼、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、撲翼和控制裝置等；所述的機(jī)架呈三角狀，前部設(shè)有上支撐架，下支撐架；所述的上支撐架、下支撐架的左右兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)有立軸；所述的尾翼設(shè)置在機(jī)架的后部；所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在機(jī)架的前部；所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括上下?lián)鋭?dòng)機(jī)構(gòu)、翅翼扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和前后掃掠機(jī)構(gòu)；所述的上下?lián)鋭?dòng)機(jī)構(gòu)、翅翼扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和前后掃掠機(jī)構(gòu)均設(shè)置在機(jī)架前部的左右兩側(cè)；撲翼安裝在上下?lián)鋭?dòng)機(jī)構(gòu)上；本發(fā)明可以對(duì)撲翼飛行器的撲翼的撲動(dòng)角、扭轉(zhuǎn)角和掃掠角進(jìn)行調(diào)節(jié)，翅翼可以完全模仿鳥(niǎo)類(lèi)的各種動(dòng)作，使撲翼適應(yīng)各種飛行狀況，而且調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性好。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種仿鳥(niǎo)類(lèi)多自由度撲翼飛行器軸測(cè)圖；

圖2為本發(fā)明一種仿鳥(niǎo)類(lèi)多自由度撲翼飛行器正視圖；

圖3為本發(fā)明一種仿鳥(niǎo)類(lèi)多自由度撲翼飛行器的局部a放大圖；

圖4為本發(fā)明一種仿鳥(niǎo)類(lèi)多自由度撲翼飛行器的偏心球調(diào)整機(jī)構(gòu)第一狀態(tài)圖；

圖5為本發(fā)明一種仿鳥(niǎo)類(lèi)多自由度撲翼飛行器的偏心球調(diào)整機(jī)構(gòu)第二狀態(tài)圖；

圖6為本發(fā)明一種仿鳥(niǎo)類(lèi)多自由度撲翼飛行器的偏心球調(diào)整機(jī)構(gòu)第三狀態(tài)圖；

圖7為本發(fā)明一種仿鳥(niǎo)類(lèi)多自由度撲翼飛行器的偏心球調(diào)整機(jī)構(gòu)b-b剖視圖；

圖8為本發(fā)明一種仿鳥(niǎo)類(lèi)多自由度撲翼飛行器的偏心球調(diào)整機(jī)構(gòu)c-c剖視圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例：一種仿鳥(niǎo)類(lèi)多自由度撲翼飛行器

請(qǐng)參見(jiàn)圖1-8，一種仿鳥(niǎo)類(lèi)多自由度撲翼飛行器，它包括：機(jī)架1、前后掃掠機(jī)構(gòu)2、翅翼扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3、上下?lián)鋭?dòng)機(jī)構(gòu)4、撲翼5、尾翼6和控制裝置7；

所述的機(jī)架1呈三角狀；

所述的機(jī)架1前部設(shè)有上支撐架101，下支撐架102；

所述的上支撐架101、下支撐架102的左右兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)有立軸103；

所述的尾翼6設(shè)置在機(jī)架的后部；

所述的前后掃掠機(jī)構(gòu)2設(shè)置在機(jī)架1的前部的左右兩側(cè)；

所述的前后掃掠機(jī)構(gòu)2包括掃掠驅(qū)動(dòng)電機(jī)201、輸出齒輪202、掃掠擺動(dòng)框架203；

所述的掃掠擺動(dòng)框架203呈u形，

兩個(gè)掃掠擺動(dòng)框架203分別鉸接在兩側(cè)立軸103上；

所述的掃掠擺動(dòng)框架203的上梁設(shè)有第一扇形齒輪20301，下梁設(shè)有第二扇形齒輪20302；

所述的第一扇形齒輪20301、第二扇形齒輪20302的齒輪與立軸103同軸設(shè)置；

左右兩側(cè)的第一扇形齒輪20301相互嚙合；

所述的上支撐架101上設(shè)有第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)312，所述的掃掠驅(qū)動(dòng)電機(jī)201上安裝有輸出齒輪202，輸出齒輪202與第一扇形齒輪20301相嚙合；

所述的輸出齒輪202與第二扇形齒輪20302相嚙合，繞立軸103往復(fù)擺動(dòng)；

所述的掃掠擺動(dòng)框架203頂部設(shè)有扭轉(zhuǎn)電機(jī)安裝部20303和撲動(dòng)電機(jī)安裝部20304

所述的扭轉(zhuǎn)電機(jī)安裝部20303為圓形通孔；

所述的翅翼扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3包括：扭轉(zhuǎn)直流電機(jī)301、輸出微型齒輪302、扭轉(zhuǎn)齒輪框架303；

所述的扭轉(zhuǎn)齒輪框架303鉸接在扭轉(zhuǎn)電機(jī)安裝部20303上；

所述的扭轉(zhuǎn)齒輪框架303的外側(cè)設(shè)有輪齒30301；

所述的扭轉(zhuǎn)直流電機(jī)301安裝在下支撐架102上；

所述的扭轉(zhuǎn)直流電機(jī)301的電機(jī)軸上設(shè)有輸出微型齒輪302，與輪齒相嚙合；

上下?lián)鋭?dòng)機(jī)構(gòu)4，包括：

撲動(dòng)電機(jī)401、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)402、偏心距直線電機(jī)403、撥桿404、撥叉滑塊405、輸出軸406、連接線407、球心彈簧408、圓周彈簧409、壓緊滾珠410、偏心球411和偏心球框架412；

所述的撲動(dòng)電機(jī)401固定安裝在撲動(dòng)電機(jī)安裝部20304上，且豎直設(shè)置；

所述的撲動(dòng)電機(jī)401經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)402把轉(zhuǎn)速傳遞到輸出軸406；

所述的輸出軸406與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)402的輸出端齒輪固定連接；

所述的輸出軸406與扭轉(zhuǎn)齒輪框架303同軸設(shè)置；

所述的偏心距直線電機(jī)403內(nèi)嵌于掃掠擺動(dòng)框架203中，偏心距直線電機(jī)403固定有撥桿404，撥桿404配合于撥叉滑塊405；

所述的撥叉滑塊405與輸出軸406同軸設(shè)置，可沿著輸出軸406移動(dòng)；

所述的輸出軸406呈l形，內(nèi)部設(shè)有通孔40601，里面裝有連接線407；

所述的連接線407一端連接于撥叉滑塊405，另一端連接于偏心球411的內(nèi)部安裝部41104；

所述的偏心球411外圓表面內(nèi)切于偏心球框架412內(nèi)表面；

所述的偏心球框架412與扭轉(zhuǎn)齒輪框架303鉸接；

所述的撲翼5設(shè)置在偏心球框架412上；

所述的輸出軸406頂端與偏心球411配合，沿著偏心球內(nèi)部滑槽移動(dòng)；

所述的偏心球411內(nèi)部設(shè)有輸出軸406的安裝部41102形狀呈凹槽狀；

所述的輸出軸406的頂端設(shè)有安裝部40602形狀呈凸槽狀，安裝部40602可以在安裝部41102內(nèi)滑動(dòng)；所述的偏心球411有空白處41103，其截面形狀為四分之一圓，空白處厚度為輸出軸406的直徑，輸出軸406可以在空白處41103移動(dòng)；

所述的偏心球411外部設(shè)有滾珠滑槽41101，滾珠滑槽41101裝配有圓周彈簧409；

所述的圓周彈簧409與壓緊滾珠410相接觸，壓緊滾珠410同時(shí)與輸出軸406相接觸；

所述的壓緊滾珠410的直徑大于輸出軸406的直徑，使其沿著滾珠滑槽41101運(yùn)動(dòng)，同時(shí)不落入空白處41103；

所述的球心彈簧408設(shè)置到輸出軸406與內(nèi)部安裝部41104之間；

所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)402為錐齒傳動(dòng)；

所述的控制裝置7包括鋰電池、控制電路板；

所述的鋰電池與控制電路板相連接，所述的控制電路板與扭轉(zhuǎn)直流電機(jī)301、撲動(dòng)電機(jī)401、偏心距直線電機(jī)403、掃掠驅(qū)動(dòng)電機(jī)201相連接。

使用時(shí)，控制裝置控制掃掠驅(qū)動(dòng)電機(jī)201，掃掠驅(qū)動(dòng)電機(jī)201帶動(dòng)第二扇形齒輪20302運(yùn)動(dòng)，左右兩側(cè)的掃掠擺動(dòng)框架203繞立軸103旋轉(zhuǎn)，兩撲翼5與飛行器中軸線的角度發(fā)生變化，撲翼飛行器的撲翼5翼展長(zhǎng)度隨之調(diào)整，扭轉(zhuǎn)直流電機(jī)301帶動(dòng)扭轉(zhuǎn)齒輪框架303旋轉(zhuǎn)，撲翼5與豎直方向的角度發(fā)生變化，調(diào)整飛行器的撲翼5在豎直方向上的有效面積；撲動(dòng)電機(jī)401通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)402帶動(dòng)偏心球411旋轉(zhuǎn)，偏心球411帶動(dòng)偏心球框架412繞鉸支座、鉸支座旋轉(zhuǎn)，偏心球框架412帶動(dòng)撲翼5進(jìn)行撲動(dòng)。