[實用新型]一種曲柄連桿滑塊彈簧式仿生撲翼裝置

有效

• 申請號: 201720199144.3
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN206528636U
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 丁長濤
• 申請（專利權）人: 浙江工業職業技術學院
• 主分類號: B64C33/02
• 分類號: B64C33/02
• 代理公司: 紹興市越興專利事務所(普通合伙)33220
• 代理人: 蔣衛東

技術領域

本實用新型涉及仿生撲翼機器人領域，具體地講是一種曲柄連桿滑塊彈簧式仿生撲翼裝置。

背景技術

鳥類在飛行時通過控制其撲翼上羽毛的張開或收攏進行排風或兜風，即將空氣從羽毛張開的排風口中排出，或將撲翼下方的空氣兜住，從而減小空氣對鳥類飛行的阻力或增大鳥類飛行的浮力，提高其工作效率，進而實現高空、長距離的持續飛行。現有的大部分仿生撲翼僅實現了上、下擺動，并沒有充分考慮兜風、排風原理，因此工作效率比較低。

發明內容

本實用新型提供了一種曲柄連桿滑塊彈簧式仿生撲翼裝置，其目的是通過控制羽片的張合，克服現有仿生撲翼工作效率低的問題，利于實現仿生撲翼機器人高空、遠距離的飛行。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：一種曲柄連桿滑塊彈簧式仿生撲翼裝置，包括支架、轉軸和若干羽片，所述轉軸固定插設于支架內側，所述羽片并排設于支架內側，且可繞轉軸轉動，每片羽片下方設有一滑塊，滑塊與羽片的底部設有一彈簧轉動連接。所有滑塊之間由一固定桿固定連接；所有滑塊均可沿其下方設有的滑軌滑動，滑軌固定在支架上。所述滑軌底部固定連接一電機座，所述電機座上設有一步進電機，并與滑塊配合設置。所述步進電機的輸出軸上固定連接有一曲柄，所述曲柄與任一滑塊通過一連桿聯動連接。

進一步地，所述支架為U形支架，所述羽片為與U形支架相適應的弧形片，所述羽片為向上隆起的。弧形的支架、羽片能減小其上方受到的阻力，增大其下方受到的浮力，從而有利于增強仿生撲翼機器人的飛行能力。

進一步地，所述羽片的四側側邊和支架的內側邊沿上均設有密封條，用以減小羽片閉合時羽片之間、羽片與支架間的間隙，從而增強兜風效果。

進一步地，所述羽片上表面、羽片下表面各設有一風速傳感器。所述風速傳感器用于監測羽片上、下表面的風速，利用風速數據能夠判斷撲翼上、下擺動的狀態，以便控制步進電機運動。

進一步地，所述轉軸為中空軸，以降低撲翼的重量。

進一步地，所述固定架的形狀為U形。

進一步地，所述彈簧一端與羽片轉動連接，其另一端與滑塊轉動連接，所述彈簧具有足夠的剛度，推動或拉動羽片運動。

進一步地，所述與連桿相連的滑塊側面、曲柄表面均設有棍軸，所述連桿的兩端分別與滑塊側面、曲柄表面上的棍軸轉動連接。

進一步地，所述電機座的形狀為U形。

本實用新型的工作原理及有益效果如下：本實用新型采用兜風、排風原理，在支架上設有羽片，由步進電機提供驅動力，通過曲柄連桿滑塊彈簧機構帶動羽片轉動，實現羽片的張開或收攏，從而減小飛行的阻力，增加飛行的浮力，提高其工作效率，進而利于實現仿生撲翼機器人高空、遠距離的飛行。

具體地講，撲翼從最下端擺動至最上端包括三個部分：第一部分為撲翼從最下端向上擺動時，羽片受彈簧拉力作用向下轉動，相鄰羽片之間的排風口逐漸增大，撲翼上方的空氣從排風口中排出，從而減小撲翼上方的空氣阻力；第二部分為當撲翼擺動至水平位置時，羽片受彈簧推力作用向上轉動，相鄰羽片之間的排風口逐漸減小；第三部分為當撲翼擺動至最上端時，相鄰羽片之間無縫隙貼合。當撲翼從最上端向下擺動時，步進電機不轉動，保持相鄰羽片之間緊閉、貼合的狀態，將撲翼下方的空氣兜住，從而增加撲翼的空氣浮力，以利于實現仿生撲翼機器人的上升。

本實用新型結合風速傳感器監測撲翼上表面和下表面的風速變化，判斷撲翼上、下擺動的狀態，通過步進電機的相應運動，調節羽片打開的角度，以滿足飛行要求。本實用新型采用曲柄連桿滑塊彈簧機構實現了所有羽片的聯動動作，提高了羽片的同步性和穩定性，降低了結構的復雜性，便于加工、裝配及控制，尤其適用于大風、強風等惡劣環境中中型、大型仿生撲翼機器人的持續飛行。

附圖說明

圖1為本實用新型具體實施例整體示意圖；

圖2為本實用新型具體實施例底部結構圖；

圖3為本實用新型具體實施例兜風狀態圖；

圖4為本實用新型具體實施例排風狀態圖。

圖中所示：支架1、羽片2、固定架3、彈簧4、滑軌5、滑塊6、步進電機7、固定桿8、連桿9、曲柄10、風速傳感器11、排風口12、轉軸13、密封條14、電機座15。

具體實施方式