[發明專利]一種二維撲動微型撲翼飛行機器人機構

無效

• 申請號: 201110209613.2
• 申請日: 2011-07-25
• 公開（公告）號: CN102897322A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 劉光軍;蘇剛;李洪誼
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B64C33/00
• 分類號: B64C33/00;B64C33/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 白振宇

技術領域

本發明屬于微型機器人領域，具體地說是一種二維撲動微型撲翼飛行機器人機構。

背景技術

微型飛行機器人(MAV，Micro?Air?Vehicle)具有體積小、重量輕、成本低、飛行靈活等特點，在國防和民用領域應用潛力巨大。仿生學和空氣動力學的最新研究表明，當翼展小于15cm時，撲翼飛行比固定翼和旋翼飛行更具有優勢。撲翼MAV具有仿生飛行方式，可微化程度高、隱蔽性好、飛行機動性高，其撲翼系統集舉升、懸停和推進功能于一體，能以更小的能量進行更長距離的飛行，非常適合在長時間無能源補充及相對遠距離的條件下執行任務，被認為是最有發展前景的微型飛行器，得到了世界各國的極大關注和高度重視。

目前，微型撲翼飛行機器人主要采用仿生學設計原理，在自然界中可飛行的昆蟲大多是采用三維撲動來實現高效率的飛行；而在研究中由于結構空間及質量的限制，多將其簡化為一維撲動，這樣的簡化使得飛行的效率大大的降低。

發明內容

為了解決現有微型撲翼飛行機器人飛行效率低的問題，本發明的目的在于提供一種二維撲動微型撲翼飛行機器人機構，采用被動柔順鉸鏈來實現二維撲動功能，達到提高飛行器飛行效率的目的。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明包括翅翼、外柔性轉動件、內柔性轉動件、傳動機構、機身、機身轉軸、尾翼、電機及控制板，其中機身轉軸的一端安裝在機身上，另一端與外柔性轉動件和內柔性轉動件鉸接，在外柔性轉動件和內柔性轉動件上分別連接有翅翼，尾翼安裝在機身上；所述電機安裝在機身上、與設置在機身上的控制板電連接，傳動機構的一端與電機的輸出軸相連，另一端通過連桿分別與外柔性轉動件和內柔性轉動件連接；所述外柔性轉動件和內柔性轉動件上分別設有柔性半環，外柔性轉動件和內柔性轉動件及各自連接的翅翼均具有繞機身轉軸上下撲動的自由度及隨柔性半環轉動的自由度。

其中：所述外柔性轉動件和內柔性轉動件上分別與第一連桿的一端連接，兩個第一連桿的另一端分別與第三連桿的一端相連，第三連桿的另一端與傳動機構的輸出端連接；所述兩個第一連桿及兩個第三連桿位于傳動機構的兩側；

所述外柔性轉動件包括第二柔性半環及第二連接桿，其中第二柔性半環的兩端分別設有第三連接塊及第四連接塊，第三連接塊沿長度方向開有第二翅翼連接孔，所述第二連接桿的一端與第三連接塊連接，另一端開有與第一連桿相連的第二連接孔；所述第四連接塊的一端為“凹”形、中間留有開口槽，該開口槽兩側的部分分別開有與機身轉軸和內柔性轉動件鉸接的第二機身軸桿連接孔；所述第三連接塊為長方體，其中面積較小的兩個端面分別與第二柔性半環兩側弧形端面共面，長方體面積較大的四個面中的一個與第二柔性半環相切，另三個位于第二柔性半環內；第四連接塊的另一端為長方體，其中面積較小的兩個端面中的一個與第二柔性半環一側弧形端面共面，另一個與所述“凹”形部分結合，長方體面積較大的四個面中的一個與第二柔性半環相切，另三個位于第二柔性半環內；

所述內柔性轉動件包括第一柔性半環及第一連接桿，其中第一柔性半環的兩端分別設有第一連接塊及第二連接塊，第一連接塊沿長度方向開有第一翅翼連接孔，所述第一連接桿的一端與第一連接塊連接，另一端開有與第一連桿相連的第一連接孔；所述第二連接塊上開有與機身轉軸和外柔性轉動件鉸接的第一機身軸桿連接孔；所述第一連接塊為長方體，其中面積較小的兩個端面分別與第一柔性半環兩側弧形端面共面，長方體面積較大的四個面中的一個與第一柔性半環相切，另三個位于第一柔性半環內；所述第二連接塊為“L”形，該“L”形的外側面與第一柔性半環相切，“L”形一條邊的頂端端面與第一柔性半環一側弧形端面共面，“L”形的另一條邊上開有第一機身軸桿連接孔；

所述傳動機構為傳動齒輪組，包括第一～四齒輪，其中第一齒輪與電機的輸出軸鍵連接，第二齒輪及第三齒輪同軸轉動地安裝在機身上、位于第一齒輪的下方，第二齒輪與第一齒輪嚙合，第四齒輪位于第二齒輪和第三齒輪的下方，第四齒輪與第三齒輪相嚙合；在第一～四齒輪的兩側分別設有一組第一連桿和第三連桿。

本發明的優點與積極效果為：

1.本發明的內、外柔性轉動件分別與機身轉軸鉸接，又通過第一連桿、第三連桿經傳動機構由電機驅動，采用被動柔順鉸鏈來實現二維撲動功能，降低了機構的復雜程度，提高了飛行效率。

2.本發明的翅翼可隨柔性半環的變形，在下撲的同時產生轉動，增加迎風面積，提高升力；在上揚的過程中可反向轉動，減小迎風面積，降低上揚過程中的阻力，提高了撲動效率。

附圖說明