[發(fā)明專利]一種掠動扭轉(zhuǎn)式三自由度微型撲翼飛行器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910397102.4
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN110104173B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉強(qiáng);張?zhí)炱?/a>;周曉勤;許蓬子;韓麗;楚鎮(zhèn)亞;任露泉;劉春來;王倫;王洪德
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: B64C33/00
• 分類號: B64C33/00;B64C33/02
• 代理公司: 吉林長春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

本發(fā)明涉及一種掠動扭轉(zhuǎn)式三自由度微型撲翼飛行器，屬于微型撲翼飛行器技術(shù)領(lǐng)域。尾翼固連在機(jī)架的尾部，由水平尾翼和垂直尾翼組成，電機(jī)與減速齒輪組嚙合；機(jī)架為左右兩側(cè)對稱的三層機(jī)架結(jié)構(gòu)，右撲動機(jī)構(gòu)和左撲動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)和參數(shù)均相同、分別對稱布置于機(jī)架的左右兩側(cè)，并嵌入機(jī)架兩側(cè)板中形成滑動接觸，右撲翼和左撲翼結(jié)構(gòu)和參數(shù)均相同、分別和右撲動機(jī)構(gòu)、左撲動機(jī)構(gòu)滑動連接，減速齒輪組分別與右撲動機(jī)構(gòu)、左撲動機(jī)構(gòu)嚙合連接。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)新穎，具有撲動、前后掠動和往復(fù)扭轉(zhuǎn)三個自由度，并具有大攻角，撲動、掠動和旋轉(zhuǎn)的耦合形式，具有較好的氣動效率；仿生程度較高，性能較好，隱蔽性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微型撲翼飛行器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及掠動扭轉(zhuǎn)式三自由度微型撲翼飛行器。

背景技術(shù)

昆蟲或鳥類飛行時(shí)翅膀運(yùn)動形式十分復(fù)雜，但可以簡化為上下?lián)鋭?、扭轉(zhuǎn)和前后掠動三種基本運(yùn)動形式，即自然界的昆蟲或鳥類具有三自由度的運(yùn)動模式；撲翼飛行器若僅可上下?lián)鋭?，即為單自由度撲翼飛行器，若在單純上下?lián)鋭拥幕A(chǔ)上，加入扭轉(zhuǎn)或前后掠動的運(yùn)動形式，即為多自由度撲翼飛行器；多自由度撲翼飛行器相較單自由度飛行器無疑在機(jī)動性、氣動效率等方面有著較大優(yōu)勢。

已知的撲翼飛行器大部分為單自由度飛行器，僅僅具備撲動的運(yùn)動形式，在進(jìn)行轉(zhuǎn)向或升降時(shí)幾乎無法良好操控，如中國專利申請《一種撲翼驅(qū)動器及無人飛行器、工作方法》201710682620.1和中國專利《一種帶彈簧的旋轉(zhuǎn)撲翼飛行器》201410234063.3；因此仿生程度更高、性能更好的多自由度撲翼飛行器越來越受到人們的青睞；中國專利《一種翅翼可主動變形的多自由度微型撲翼飛行器》201610168300.X和中國專利《一種昆蟲仿真撲翼飛行器》201210437699.9等為代表的多自由度飛行器具有撲動和扭轉(zhuǎn)翅膀的兩自由度運(yùn)動形式，但其扭轉(zhuǎn)運(yùn)動的扭轉(zhuǎn)角較小，對推升力產(chǎn)生的影響較為有限，且自由度的限制影響了整機(jī)的機(jī)動性能，較難完成復(fù)雜任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種掠動扭轉(zhuǎn)式三自由度微型撲翼飛行器，以解決上述具有撲動和扭轉(zhuǎn)翅膀的兩自由度運(yùn)動形式，其扭轉(zhuǎn)運(yùn)動的扭轉(zhuǎn)角較小，對推升力產(chǎn)生的影響較為有限，且自由度的限制影響了整機(jī)的機(jī)動性能，較難完成復(fù)雜任務(wù)的問題。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：電機(jī)、電池、舵機(jī)、控制電路板固連在機(jī)架的中層機(jī)架表面，由導(dǎo)線相連接，其中尾翼固連在機(jī)架的尾部，由水平尾翼和垂直尾翼組成，電機(jī)與減速齒輪組11嚙合；機(jī)架為左右兩側(cè)對稱的三層機(jī)架結(jié)構(gòu)，右撲動機(jī)構(gòu)和左撲動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)和參數(shù)均相同、分別對稱布置于機(jī)架的左右兩側(cè)，并嵌入機(jī)架兩側(cè)板中形成滑動接觸，右撲翼和左撲翼結(jié)構(gòu)和參數(shù)均相同、分別和右撲動機(jī)構(gòu)、左撲動機(jī)構(gòu)滑動連接，減速齒輪組分別與右撲動機(jī)構(gòu)、左撲動機(jī)構(gòu)嚙合連接。

所述機(jī)架的兩側(cè)板中間開有旋轉(zhuǎn)槽；

所述右撲動機(jī)構(gòu)包括右曲柄齒輪一、右轉(zhuǎn)桿、右曲柄齒輪二、右耦合機(jī)構(gòu)一、右滑桿、右耦合機(jī)構(gòu)二、右旋轉(zhuǎn)架；其中右曲柄齒輪一與減速齒輪組相嚙合，右轉(zhuǎn)桿分別與右曲柄齒輪一上的搖桿和右旋轉(zhuǎn)架相連，形成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；右曲柄齒輪二與減速齒輪相嚙合，并分別與右耦合機(jī)構(gòu)一、右耦合機(jī)構(gòu)二滑動接觸；右耦合機(jī)構(gòu)一嵌套在右旋轉(zhuǎn)架中，進(jìn)行往復(fù)滑動；右滑桿與翅膀固連，與右耦合機(jī)構(gòu)一、右耦合機(jī)構(gòu)二滑動接觸；右耦合機(jī)構(gòu)二與右旋轉(zhuǎn)架相對轉(zhuǎn)動，進(jìn)行撲動，與右曲柄齒輪二滑動接觸，與右滑桿相對轉(zhuǎn)動，進(jìn)行掃掠；右旋轉(zhuǎn)架嵌套在機(jī)架的旋轉(zhuǎn)槽中，進(jìn)行相對轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)；

所述右耦合機(jī)構(gòu)一包括右滑桿一、右滑槽、右滑桿二，右滑桿一與右滑桿滑動接觸，形成翅膀掃掠運(yùn)動；右滑桿二與右曲柄齒輪二滑動接觸，形成右耦合機(jī)構(gòu)一在右旋轉(zhuǎn)架上前后滑動；

所述右耦合機(jī)構(gòu)二包括右滑桿二、右旋轉(zhuǎn)槽一、右旋轉(zhuǎn)槽二、右旋轉(zhuǎn)槽三，其中右滑桿二與右曲柄齒輪二滑動接觸，形成右耦合機(jī)構(gòu)二上下轉(zhuǎn)動；右旋轉(zhuǎn)槽一與旋轉(zhuǎn)架相連，形成相對轉(zhuǎn)動；右旋轉(zhuǎn)槽二為開在右耦合機(jī)構(gòu)二上的方型槽，右滑桿從中間穿過；右旋轉(zhuǎn)槽三中的銷子穿過右滑桿、且與右滑桿相對轉(zhuǎn)動，形成掃掠運(yùn)動；