[實用新型]一種兩自由度撲翼飛行器

有效

• 申請號: 201520929295.0
• 申請日: 2015-11-20
• 公開（公告）號: CN205113712U
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 侯宇;阮龍歡;童超;段宇;李詩雷
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: B64C33/02
• 分類號: B64C33/02;B64C33/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本實用新型屬于撲翼飛行器技術領域。尤其涉及一種兩自由度的撲翼飛行器。

背景技術

撲翼飛行具有很好的機動性和靈活性。相比于固定翼飛行，在低雷諾數下，能夠充分利用非定?？諝鈩恿μ匦垣@取高升力，具有很高的飛行穩定性。多自由度撲翼運動相比單自由度撲翼運動能夠更好地實現飛行生物的姿態，飛行靈活，并且在運動的過程中能夠更好地控制飛行方式。

目前，研究的撲翼飛行器大多為單自由度機構，實現的運行形式簡單，飛行靈活性和穩定性無法與飛行生物相比，而已有的多自由度撲翼飛行器結構復雜，驅動原動件多，控制系統復雜，難以微型化。

一種微型仿蜻蜓雙撲翼飛行器（CN102211665A）采用單自由度撲翼運動，雖然有前后兩對撲翼但由于向上和向下的撲動是對稱的，產生的升力和阻力相等且抵消，不能產生有效的升力。

發明內容

本實用新型旨在克服現有技術的不足，目的是提供一種結構簡單、能夠實現撲動和扭轉兩個自由度運動、飛行靈活和有效升力大的兩自由度撲翼飛行器。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：所述兩自由度撲翼飛行器由機身、驅動機構、兩個機翼、尾翼機構和控制系統組成。設機身頭部為前方，面對機身頭部的左側為左方，前后方向為縱向，左右方向為橫向。

機身是由機身頭部、機身中部和機身尾部依次連接而成。

機身中部的結構是：左側的豎直框架和右側的豎直框架通過四個橫向水平桿件連接為一個箱形框架，兩側的豎直框架對稱設置。豎直框架的靠近底部處對稱地設有縱向水平梁，兩個縱向水平梁的中部對稱地設有第一軸承座。兩側的豎直框架的上水平桿件下平面的靠近前端處對稱地設有第三軸承座（8），右側豎直框架的上水平桿件下平面的靠近后端處設有第二軸承座；兩側的豎直框架底部靠近前端處沿橫向設有電機固定架，兩側的豎直框架的前部上角處對稱地設有電池固定架。

機身頭部由兩個相同的弧形構件構成，弧形構件對稱地固定在機身中部的前端兩側。

機身尾部是由縱向水平桿和縱向固定桿構成?？v向水平桿的前端固定在機身中部后端的橫向上水平桿的中間位置處，縱向固定桿的前端固定在機身中部后端的橫向下水平桿的中間位置處，縱向固定桿的后端與縱向水平桿的中部固定連接，縱向水平桿和縱向固定桿與對應的橫向上水平桿和橫向下水平桿相互垂直；縱向水平桿件由后向前依次設有銷孔和螺紋孔。

驅動機構包括電動機、小齒輪、大齒輪、小皮帶輪、第一轉軸、兩個曲柄、兩個連桿、第二轉軸、大皮帶輪、第二連桿、搖桿、第三轉軸和兩個機翼安裝架。

電動機安裝在機身中部的電機固定架上，小齒輪安裝在電動機的輸出軸，小齒輪與大齒輪嚙合。

第一轉軸安裝在機身中部的第一軸承座上，在第一轉軸的兩端對稱地裝有曲柄，兩個曲柄之間由左向右依次裝有大齒輪和小皮帶輪。兩個曲柄末端與各自對應的連桿的一端通過球面副連接，兩個連桿的另一端設有球面副，球面副的外圈固定有連接機翼的銷軸。

第二轉軸安裝在機身中部的第二軸承座上，第二轉軸靠近左端處裝有大皮帶輪，大皮帶輪通過皮帶與小皮帶輪連接，大皮帶輪的側面靠近邊緣處裝有連接連桿的銷軸。

第三軸承座上裝有第三轉軸，第三轉軸的兩端固定有機翼安裝架，機翼安裝架位于第三軸承座的外側，機翼安裝架為長方體，機翼安裝架沿長的方向開有連接機翼的通孔。第三轉軸的中部靠近左端處固定有搖桿，搖桿的另一端與第二連桿的一端鉸接，第二連桿的另一端與大皮帶輪上的連接連桿的銷軸鉸接。

兩個機翼形狀相同，均由翼面、凹形構件和連接機翼安裝架的銷軸構成；翼面的根部與凹形構件的封閉端固定連接，凹形構件的開口端裝有連接機翼安裝架的銷軸，連接機翼安裝架的銷軸與連接機翼的通孔活動連接；凹形構件封閉端的平面開有銷軸通孔，銷軸通孔與連桿球面副的外圈固定的連接機翼的銷軸固定連接。

尾翼機構由尾翼舵機、舵臂、第三連桿、尾翼和連接機身尾部的銷軸組成。

尾翼是由垂尾和平尾組成；垂尾的平面形狀為梯形，平尾是由前部的等腰三角形和后部的矩形構成的整體，垂尾垂直地固定在平尾的中間位置處。

尾翼舵機通過螺栓和機身尾部的螺紋孔與機身尾部固定連接，尾翼舵機的輸出軸裝有舵臂，舵臂與第三連桿的一端鉸接，第三連桿的另一端與尾翼鉸接；尾翼通過連接機身尾部的銷軸和機身尾部的銷孔與機身尾部活動連接。

控制系統的結構是：發射機與接收機無線連接，鋰電池與接收機的輸入端口連接；接收機的輸出端口1與電動機連接，接收機的輸出端口2與尾翼舵機連接；鋰電池安裝在電池固定架上，接收機固定在機身尾部的縱向水平桿件的靠近前端處。