[發明專利]一種拍動翼微型飛行器結構

有效

• 申請號: 201610260699.4
• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN105857598B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 張艷來;傅海軍;吳江浩
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64C33/02
• 分類號: B64C33/02
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所11121
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明涉及微型飛行器領域，具體來說，是微型拍動翼飛行器結構。

背景技術

自二十世紀九十年代以來，隨著傳統飛行器設計技術的不斷成熟和微電子技術的大幅進步，微型飛行器被提出并快速發展。由于微型飛行器體積小、重量輕、機動性強等特征，在國家安全和國民經濟建設方面具有廣泛的應用前景，適用于復雜環境下的偵查、勘探、協助救援等工作。

同時，隨著人們對自然生物飛行和游動機理的不斷探索，仿生學設計被越來越多的應用于微型飛行器領域，開始出現模仿昆蟲飛行的拍動翼微型飛行器。

現有拍動翼布局的機構設計，大多數采用四桿機構以實現電機旋轉運動轉化為拍動運動，四桿機構不可避免的存在極位夾角，使得翼的前后拍動速度不相同，升力隨時間變化比較劇烈。同時基于四桿機構設計時需要放大機構才能滿足較大的拍動幅度要求，增加了結構的復雜度，也不利于裝配。

發明內容

本發明以拍動翼飛行器為設計目標，提出一種新型拍動機構和控制機構，以較簡單機構實現高效的拍動方式，提供足夠的控制力矩，提出一種拍動翼微型飛行器設計方案。

一種拍動翼微型飛行器，包括機架、搖臂組件、拍動翼機構以及拍動驅動機構、拍動幅度控制機構與拍動平面調節機構。

搖臂組件為兩套安裝于機架兩側，包括搖臂安裝架與搖臂；搖臂安裝架套在機架側面上設計的圓柱形突起上。搖臂為C型結構，兩端與搖臂安裝架間通過轉軸軸接。兩套搖臂組件中搖臂頂邊通過翼安裝架安裝膜翼，翼安裝架與膜翼構成拍動翼機構。

拍動驅動機構為由電機驅動的彎軸；彎軸中部為連接端，貫通機架兩側設置。彎軸兩端為同相等角度彎折的驅動段，分別插入至沿搖臂軸線開設的插縫內。彎軸的轉動使驅動段具有空間圓錐面運動軌跡，帶動搖臂繞搖臂兩端轉軸軸線轉動，實現拍動翼機構的拍動運動。

拍動幅度控制機構為由平移驅動電磁舵機驅動的平移推桿。平移驅動電磁舵機的輸出軸與平移驅動搖臂的輸入端相連。平移推桿兩端開槽套在搖臂組件中搖臂安裝架上設計的連接端上。平移驅動搖臂的輸出端套在平移推桿上設計的推桿上；由平移驅動電磁舵機驅動平移推桿移動，帶動平兩個搖臂安裝組件及拍動翼機構一同沿機架兩側面上的圓柱形突起同相移動，實現拍動翼機構的拍動幅度調節。

所述拍動平面調節機構包括拍動平面調節電磁舵機、平面調節舵機搖臂以及調節桿；其中，平面調節電磁舵機為兩個，分別安裝在機架底面左右兩端，且輸出軸相對設置；平面調節舵機搖臂為兩個，輸入端分別固定安裝在兩個平面調節電磁舵機的輸出軸上；調節桿同樣為兩個，采用S型結構，一端分別與兩個平面調節舵機搖臂輸出端上的開孔間隙配合，另一端分別與兩個搖臂組件中搖臂安裝架的拍動平面調節端上的開孔間隙配合；由此在兩拍動翼機構拍動過程中，由兩個平面調節電磁舵機作用，使搖臂安裝架的繞機架兩側圓柱形突起轉動，會造成拍動翼機構拍動平面的變化；由于兩拍動翼機構拍動產生的升力垂直于拍動平面，拍動平面的變化會造成膜翼力的方向變化，由此產生的分力及力矩差可以用于控制前飛、后退、繞自身縱軸的轉動。

本發明的優點在于：

1、本發明一種拍動翼微型飛行器結構，使用彎軸和搖臂結構作為驅動結構，提出了新的拍動驅動方式，且采用齒輪組傳動，傳動效率高。

2、本發明一種拍動翼微型飛行器結構，使用彎軸和搖臂結構作為驅動結構，對拍動幅度和拍動平面的控制十分方便，能夠為飛行提供足夠的控制力矩。

3、本發明一種拍動翼微型飛行器結構，結構設計簡潔，材料易得，易于加工。

附圖說明

圖1為本發明拍動翼微型飛行器結構整體示意圖；

圖2為本發明拍動翼微型飛行器結構中機架結構示意圖；

圖3為本發明一種拍動翼微型飛行器結構中搖臂組件結構示意圖；

圖4為本發明一種拍動翼微型飛行器結構中拍動翼機構結構示意圖；

圖5為本發明一種拍動翼微型飛行器結構中拍動驅動機構結構示意圖；

圖6為本發明一種拍動翼微型飛行器結構中拍動幅度控制機構結構示意圖；

圖7為本發明一種拍動翼微型飛行器結構中平移推桿結構示意圖。

圖8為本發明一種拍動翼微型飛行器結構中拍動平面調節機構結構示意圖。

圖中：

1-機架2-搖臂組件 3-拍動翼機構

4-拍動驅動機構5-拍動幅度控制機構 6-拍動平面調節機構

101-圓柱形突起102-齒輪安裝口 103-導向柱

104-空腔201-搖臂安裝架 202-搖臂