[實用新型]一種自適應攻角的仿生撲翼飛行器

有效

• 申請號: 202020120255.2
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN211996141U
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 張志君;陳默;楊賀捷;梁玉輝;辛相錦;鄒節志;朱寶康;劉集善;朱明昊;孫霽宇
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B64C33/00
• 分類號: B64C33/00;B64C33/02;B64C5/02;B64C13/30
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 邵銘康;朱世林

一種自適應攻角的仿生撲翼飛行器屬飛行器技術領域，本實用新型中仿生撲翼飛行器采用微型無刷直流電機與二級齒輪減速器的連接，基于曲柄搖桿的急回特性來驅動撲翼結構；模仿鳥類戴勝飛行運動結構，仿生撲翼薄膜翼板提供了更好的運動與控制，實現優異的飛行性能；該微型飛行器還具有自適應攻角的控制系統，通過GPS和定高模塊實現飛行器自主控制改變攻角從而達到定高飛行的目的。本實用新型基于自適應攻角特性，使得仿生撲翼飛行器產生足夠的升力與推力，實現撲翼飛行器的高效、穩定飛行，同時鳥類翅膀、尾翼的結構及運動方式，在實用新型的仿生撲翼飛行運動得以體現，具有結構新穎、飛行穩定、傳動機構簡單可靠的優點。

技術領域

本實用新型屬于飛行器技術領域，具體涉及一種自適應攻角的仿生撲翼飛行器。

背景技術

鳥類的雙翅膀使其在空中飛翔時可以隨意改變飛行姿態具有高機動性。例如海鷗高頻撲打其雙翅，可以使其在空中完成直飛、斜飛、旋轉等特技動作。仿生撲翼飛行器集起飛、加速、懸停于一體，體積小且飛行靈活，使其在軍事和民用領域有很大的應用前景。

撲翼仿生飛行器不僅質量輕、成本低，更重要的是結構精簡并且效率高。因此，撲翼飛行器在國防和民用領域的應用遠景都將非常遼闊，同時其在執行狹小空間或復雜地形條件下的任務時具有其它飛行器無法比擬的優勢。

鳥的翅膀撲動是通過翅膀根部的肌肉輪流做“收縮”和“舒展”運動來實現的，鑒于鳥類利用極少的身體能量便能實現對其翅膀的智能控制，并使身體完成非常復雜的飛行動作，人們開始研究智能材料作為驅動，并取得了一些試驗成果：如在交變電壓的作用下，使壓電片產生振動來驅動撲翼連桿機構使撲翼撲動；利用電活性高聚物和碳纖維材料制作一種特殊的關節來模擬肌肉運動，驅動撲翼桿；利用電致伸縮聚合體來制作一種人造肌肉驅動機構運動；利用裝有正負電極板的胸腔式機構，在高頻電流的作用下，使電極運動帶動撲翼撲動。雖然，目前智能材料驅動得到了應用，但其主要用于翼展以及質量非常小的撲翼機的推進，并且還處于實驗階段，離實用還有很遠的距離。

目前設計研制出來的仿生撲翼飛行器的撲動機構大多采用單自由度來控制撲翼系統。由于單自由度的驅動的結構簡單、重量輕，運動動作為平面上下撲動，這種撲動方式，如果是剛性平面翼型，其平均升力為零，只能依靠翼的被動柔性變形產生升力，給氣動控制帶來難度。為了使撲翼的運動更符合生物翅膀運動的形態，符合生物飛行的空氣動力學，必須研究多自由度撲翼驅動機構問題，相對于單自由度撲翼而言，多自由度的結構相對復雜、設計難度大。

目前常見的撲翼機構即：單曲柄雙搖桿傳動機構、雙曲柄雙搖桿傳動機構、曲柄滑塊機構、凸輪彈簧機構等。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種結構新穎、飛行穩定、傳動機構簡單可靠的自適應攻角的仿生撲翼飛行器。

本實用新型由仿生薄膜右翼板A、驅動-傳動裝置B、仿生薄膜左翼板C和仿生尾翼D組成，其中：所述的仿生薄膜右翼板A和仿生薄膜左翼板C為關于機身a-a中軸線的對稱結構；仿生薄膜右翼板A中右搖桿1的a孔a與驅動-傳動裝置B中螺栓Ⅰ19的中部活動連接；仿生薄膜左翼板C中左搖桿2的a1孔a1與驅動-傳動裝置B中螺栓Ⅱ18的中部活動連接；仿生薄膜右翼板A中右搖桿1的b孔b與驅動-傳動裝置B中球頭座a14的w球頭w固接；仿生薄膜左翼板C中左搖桿2的b1孔b1與驅動-傳動裝置B中球頭座b17的y球頭y固接；仿生尾翼D中右舵機33的內側與右機架10尾端內側粘接，仿生尾翼D中左舵機34的內側與左機架11尾端內側粘接；仿生尾翼D中尾翼骨架37的s槽s與驅動-傳動裝置B中后固定架9 的固定塞27活動連接，固定塞27頂部球體直徑大于s槽s寬度；仿生尾翼D中右連桿Ⅱ44 右端穿過驅動-傳動裝置B中右機架10的m槽m與仿生薄膜右翼板A中固定座Ⅰ6的c孔c 鉸接；仿生尾翼D中左連桿Ⅱ41左端穿過驅動-傳動裝置B中左機架11的m1槽m1與仿生薄膜左翼板C中固定座Ⅱ5的d孔d鉸接。