[發明專利]基于梳狀柔性鉸鏈的兩自由度柔性撲翼飛行器

有效

• 申請號: 202011228910.7
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112278270B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 向玉龍;王姝歆;潘星熠;王宏偉;蘭華懿;于兵強
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64C33/02
• 分類號: B64C33/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

本發明公開了一種基于梳狀柔性鉸鏈的兩自由度撲翼飛行器，包括機架、電機座、微型電機、傳動機構、第一撲動機構、第二撲動機構、第一至第二仿生前翼、第一至第二仿生后翼、以及尾翼。本發明通過微型電機、傳動機構和兩個撲動機構，驅動仿生機翼產生撲翼運動以提供飛行所需的升力和推進力。本發明中的撲動機構包括實現撲動運動的空間曲柄搖桿機構和實現扭轉動運動的梳狀柔性鉸鏈，不僅減少振動、摩擦磨損還有助于微型化。此外，本發明整體結構緊湊，前后兩對仿生機翼180°相位差反對稱撲動，能夠通過前后翼之間的非定常流效應獲得更大升力，提高氣動效率。

技術領域

本發明涉及航空技術領域，尤其涉及一種基于梳狀柔性鉸鏈的兩自由度柔性撲翼飛行器。

背景技術

基于仿生的集舉升、懸停和推進功能于一個撲翼系統的微型撲翼飛行器是最近十多年的研究熱點。盡管自然界中很多昆蟲采用雙對翼實現撲翼飛行，而目前大多數微小型撲翼飛行器都是采用單對翼，雙對翼撲翼飛行器的優越性需要進一步探索。

研究者對1DOF（撲動）、2DOF（撲動和轉動）和3DOF（撲動、轉動和拍動平面偏移）機構的撲翼機展開了研究。但是，1DOF撲翼機構過于簡單， 2DOF 和3DOF撲翼機構又過于復雜和笨重特別是2DOF撲翼機構多采用剛性機構實現，不僅機械結構復雜和增重，且不利于微型化。因此本發明嘗試采用空間機構和柔性鉸鏈設計兩自由度柔性撲翼機構，以減小振動、摩擦磨損，同時減輕尺寸和重量。

目前撲翼機中的減速機構大多采用普通齒輪傳動機構，不利于垂直軸動力傳遞。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種基于梳狀柔性鉸鏈的兩自由度柔性撲翼飛行器。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

基于梳狀柔性鉸鏈的兩自由度柔性撲翼飛行器，包括機架、電機座、微型電機、傳動機構、第一撲動機構、第二撲動機構、第一至第二仿生前翼、第一至第二仿生后翼、以及尾翼；

所述機架包含第一至第二固定梁、第一至第三橫梁、以及第一至第二拱門；

所述第一、第二固定梁平行設置；所述第一至第三橫梁依次平行設置在第一、第二固定梁之間，其中，第三橫梁的兩端分別和第一、第二固定梁的末端垂直固連；所述第一、第二拱門結構相同，呈倒U形、開口向下，且兩端均分別和第一、第二固定梁垂直固連，其中，第一拱門位于第一橫梁前側，第二拱門位于第二、第三橫梁之間；

所述傳動機構包含傳動軸、第一主動傘齒輪、第一從動傘齒輪、第二主動傘齒輪、第二從動傘齒輪、第三主動傘齒輪和第三從動傘齒輪；

所述第一橫梁、第二橫梁中心均設有供所述傳動軸穿過的通孔；所述傳動軸和所述第一固定梁平行設置，依次穿過第一橫梁、第二橫梁中心的通孔，和第一橫梁、第二橫梁轉動相連；

所述第一從動傘齒輪、第二主動傘齒輪、第三主動傘齒輪均設置在所述傳動軸上，和傳動軸同軸固連，其中，所述第一從動傘齒輪位于第一橫梁、第二橫梁之間，第二主動傘齒輪位于傳動軸前端，第三主動傘齒輪位于傳動軸后端；

所述微型電機通過電機座固定在第一橫梁、第二橫梁之間的第一固定梁、第二固定梁上，其輸出軸和所述第一主動傘齒輪的轉軸同軸固連，所述第一主動傘齒輪和所述第一從動傘齒輪嚙合；

所述第二從動傘齒輪設置在第一拱門中，其轉軸和第一橫梁平行設置且轉軸兩端分別穿出第一固定梁、第二固定梁并和第一固定梁、第二固定梁轉動連接；所述第二從動傘齒輪和所述第二主動傘齒輪嚙合；

所述第三從動傘齒輪設置在第二拱門中，其轉軸和第一橫梁平行設置且轉軸兩端分別穿出第一固定梁、第二固定梁并和第一固定梁、第二固定梁轉動連接；所述第三從動傘齒輪和所述第三主動傘齒輪嚙合；