[發(fā)明專利]一種基于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的仿生撲翼機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011077230.X
• 申請(qǐng)日: 2020-10-10
• 公開（公告）號(hào): CN112173100B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石青;劉江;賈廣祿;郭曉雯;黃強(qiáng);余張國;陳學(xué)超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B64C33/02
• 分類號(hào): B64C33/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王富強(qiáng)

本發(fā)明公開了一種基于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的仿生撲翼機(jī)器人，包括機(jī)架、設(shè)置于機(jī)架首端的撲翼機(jī)構(gòu)和設(shè)置于機(jī)架尾端的尾翼機(jī)構(gòu)；撲翼機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、齒輪減速裝置、連桿一、滑塊一、導(dǎo)向框、套筒、翅膀桿件和翅膀，電機(jī)通過齒輪減速裝置傳遞動(dòng)力給連桿一，連桿一與滑塊構(gòu)成了含偏心距的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，滑塊一的動(dòng)作由翅膀桿件傳遞給翅膀；尾翼機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)舵機(jī)、直線舵機(jī)、旋轉(zhuǎn)板、滑塊二、連桿二、尾翼固定件和尾翼，旋轉(zhuǎn)舵機(jī)通過旋轉(zhuǎn)板實(shí)現(xiàn)尾翼的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，直線舵機(jī)驅(qū)動(dòng)滑塊二直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)連桿二帶動(dòng)尾翼固定件的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)尾翼的俯仰運(yùn)動(dòng)；本發(fā)明中的基于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的仿生撲翼機(jī)器人，撲翼結(jié)構(gòu)簡單明了，撲翼飛行過程更加穩(wěn)定，且仿生性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及仿生撲翼機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的仿生撲翼機(jī)器人。

背景技術(shù)

仿生撲翼機(jī)器人是一種基于仿生原理的飛行機(jī)器人，其飛行模式是通過模仿鳥類撲動(dòng)翅膀來實(shí)現(xiàn)在空中飛行的一種的飛行方式，相比于傳統(tǒng)的固定翼和旋翼飛行，撲翼飛行最大的特點(diǎn)在于只需通過翅膀周期性的撲動(dòng)即可同時(shí)產(chǎn)生飛行所需的推力和升力，并通過翅膀和尾翼的位置偏移來調(diào)節(jié)機(jī)身的運(yùn)動(dòng)方向。通過這樣的運(yùn)動(dòng)方式，仿生撲翼機(jī)器人能夠完成快速升降、高空盤旋、懸停等高難度飛行動(dòng)作。仿生撲翼機(jī)器人的飛行過程與鳥類類似，具有隱蔽性好，噪聲小，機(jī)動(dòng)性好、效率高等特點(diǎn)，因此在基礎(chǔ)民用和軍事國防上都有著廣闊的應(yīng)用前景。

現(xiàn)有仿生撲翼機(jī)器人，有西北工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)發(fā)明的“信鴿”機(jī)器人，該撲翼機(jī)器人主要由撲翼和尾翼兩部分組成。撲翼機(jī)構(gòu)由電機(jī)經(jīng)兩級(jí)齒輪減速，驅(qū)動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)組成的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；搖桿與翅膀相連，在一定角度內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)，以此模仿翅膀的撲動(dòng)過程。尾翼機(jī)構(gòu)選擇了非仿生的V型尾翼，由兩個(gè)舵機(jī)加連桿驅(qū)動(dòng)尾翼的擺動(dòng)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行方向的調(diào)整。該撲翼機(jī)器人可以完成類似于鳥類的飛行運(yùn)動(dòng)。

現(xiàn)有的仿生撲翼機(jī)器人的撲翼結(jié)構(gòu)較為單一，大部分均采用由四連桿機(jī)構(gòu)形成的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，這種撲翼結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，穩(wěn)定性差，缺乏理論依據(jù)。尾翼形狀大部分都采用舵機(jī)連桿驅(qū)動(dòng)的非仿生V型尾翼或類似飛機(jī)的垂直尾翼，仿生性較差，很難實(shí)現(xiàn)較好的仿生運(yùn)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的仿生撲翼機(jī)器人，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，由滑塊的上下移動(dòng)驅(qū)動(dòng)翅膀的撲動(dòng)，這樣的撲翼結(jié)構(gòu)簡單明了，撲翼飛行過程更加穩(wěn)定；尾翼機(jī)構(gòu)采用舵機(jī)與直線舵機(jī)相結(jié)合的方式驅(qū)動(dòng)平板狀扇形尾翼俯仰和滾轉(zhuǎn)兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，仿生性更好。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供一種基于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的仿生撲翼機(jī)器人，包括機(jī)架、設(shè)置于機(jī)架首端的撲翼機(jī)構(gòu)和設(shè)置于機(jī)架尾端的尾翼機(jī)構(gòu)；

所述撲翼機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、齒輪減速裝置、連桿一、滑塊一、導(dǎo)向框、套筒、翅膀桿件和翅膀，所述導(dǎo)向框設(shè)置于所述機(jī)架的首端，所述滑塊一滑動(dòng)連接于所述導(dǎo)向框內(nèi)，由所述導(dǎo)向框首端的豎向滑軌限位導(dǎo)向，所述電機(jī)固定于所述機(jī)架上，所述電機(jī)的動(dòng)力通過齒輪減速裝置傳遞給所述連桿一，驅(qū)動(dòng)所述連桿一豎向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述連桿一的頂端則與所述滑塊一鉸接，所述連桿一帶動(dòng)所述滑塊一沿著所述導(dǎo)向框豎向運(yùn)動(dòng)，所述滑塊一的兩端分別連接有一套筒，兩個(gè)套筒中均連接有一所述翅膀桿件，且所述翅膀桿件與所述套筒橫向滑動(dòng)連接，所述翅膀則設(shè)置于所述翅膀桿件上；

所述尾翼機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)舵機(jī)、直線舵機(jī)、旋轉(zhuǎn)板、滑塊二、連桿二、尾翼固定件和尾翼，所述旋轉(zhuǎn)舵機(jī)設(shè)置于所述機(jī)架上，所述旋轉(zhuǎn)舵機(jī)的動(dòng)力輸出軸連接所述旋轉(zhuǎn)板，所述尾翼固定件鉸接于所述旋轉(zhuǎn)板的尾端，所述尾翼固定于所述旋轉(zhuǎn)板的尾端，所述直線舵機(jī)設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)板上，所述直線舵機(jī)連接所述滑動(dòng)塊，所述直線舵機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)所述滑塊首尾滑動(dòng)，所述連桿二一端與所述滑塊二鉸接，所述連桿二另一端與所述尾翼固定件鉸接。