[發明專利]微型撲翼飛行器

有效

• 申請號: 201710541697.7
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107416202B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 鄧慧超;周文娟
• 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: 趙文穎

本發明公開了一種微型撲翼飛行器，屬于仿生飛行機器人設備領域。包括機翼架、撲翼機構、減速機構、機翼、被動旋轉機構，撲翼機構包括連桿和機翼架，連桿通過銷釘連接在減速機構的齒輪上，兩翼架與機架中心相連并分別兩側。被動旋轉機構包括旋轉塊與擋桿，擋桿位于機翼架上，旋轉塊隨機翼軸進行旋轉。機翼通過被動旋轉機構連接到翼架上，機翼軸穿過翼架孔，并與旋轉塊相連。減速機構的齒輪分別連接到機架相應位置處，由微型電機帶動小齒輪，形成二級減速機構。本發明具有體積小、重量輕、能耗小，可同時實現機翼的拍打與被動旋轉，更加有利于飛行器的飛行。

技術領域

本發明涉及一種仿昆蟲的微小型撲翼飛行器，屬于仿生飛行機器人設備領域。

背景技術

在自然界，無論鳥類還是昆蟲的飛行，都是靠撲翼進行的。這種通過撲翼上下撲動的飛行方式除了能夠提供較大的推力，提高飛行效率外，還可使小型飛行器實現更加靈活的飛行動作。近年來，隨著空氣動力學和MENS等技術的飛速發展，微型飛行器已經發展成為一種廣受國內外關注的新型飛行器。由于其體積小、便于攜帶、飛行靈活和隱蔽性好等一些優點，故在民用和國防領域都具有十分廣泛的應用前景。而相對于固定翼、旋翼飛行器而言，撲翼式飛行器具有無需螺旋槳或噴氣裝置，可原地或小場地快速起飛、加速、懸停等優點，在研究領域占也據越來越重要的地位。

在軍用方面，微型飛行器主要用于低空偵察、通信、電了干擾和對地攻擊等任務。微型飛行器可用于城市、山林和戰場前沿的細節偵察，將偵察到的圖像和信息傳遞給戰士手中的監視器，及時提供戰場信息給指揮部門，可大大提高作戰效率。

在民用方面，微型飛行器可用于通信中繼、環境研究、自然災害的監視與支援。微型飛行器還可用于邊境巡邏與控制、毒品禁運、農業勘測，并在未來大型牧場和城區監視等將具有廣闊的市場和應用前景。

國內外微型撲翼飛行器的研究現狀：

目前，國內外不少研究機構已經全面展開了對于微型撲翼飛行器的設計研究。美國佐治亞技術研究所和英國劍橋大學利用往復式化學肌肉共同研制了微型撲翼飛行器“Entomopter”，該撲翼飛行器具有類似于蝴蝶翅膀的兩對機翼，結構緊湊，有較高的能量轉化效率。美國加利福尼亞大學采用PZT壓電驅動器和雙搖桿四連桿機構自主研制了機械蒼蠅“MFI”，可以實現類似昆蟲的大幅度撲翼振動，其中的振動頻率高達150HZ。加州理工學院和航空環境公司利用微電機帶動單曲柄雙搖桿機構聯合研制出世界上第一種手掌大小的電動撲翼機“微蝙蝠MicroBat”，其機體骨架和機翼采用新型超強復合材料，機翼采用MEMS技術進行加工制作。哈爾濱工業大學利用橢圓圓柱凸輪驅動機構與機翼扭轉整機機構設計的微型撲翼飛行器，減少了機翼上撲過程中的負升力作用，從而改善了飛行能力。由于目前所設計的撲翼飛行器總體的目標質量都在幾十到幾百克，而作為主要能源的鋰電池不能提供足夠的能量來供飛行器飛行，所以需要將撲翼飛行器微型化，輕量化。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術的缺陷，提供了一種體積小、重量輕、能耗小，能夠同時實現機翼拍打與旋轉的新型多自由度微型撲翼飛行器。

一種微型撲翼飛行器，包括機架、連桿、機翼架、旋轉塊、機翼、第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪和電機；

電機位于機架的中心，第三齒輪與第四齒輪同軸設置，第一齒輪、第二齒輪、第四齒輪位于機架上，兩個機翼架與機架相連并分別位于機架的兩側；

第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪構成減速機構，第三齒輪與電機的電機軸連接，電機帶動第三齒輪旋轉，第三齒輪帶動第四齒輪旋轉，進行一級減速，第四齒輪分別帶動第一齒輪和第二齒輪旋轉，進行二級減速；

第一齒輪、第二齒輪、連桿和機翼架構成撲翼機構，撲翼機構為雙曲柄搖桿機構，一個連桿的一端連接第一齒輪，另一端連接機翼架，構成曲柄搖桿機構的曲柄，另一個連桿的一端連接第二齒輪，另一端連接機翼架，構成曲柄搖桿機構的搖桿；