[發明專利]一種仿鳥尾展開機構的驅動單元

有效

• 申請號: 202110156420.9
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112937857B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 周麗;夏佳輝;邱濤
• 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: 王慧穎

本發明公開了一種仿鳥展開機構的驅動單元，屬于柔性結構的驅動技術領域，本發明通過充氣管充氣使折紙管柔性結構驅動裝置帶動間距調整裝置等間距收縮，使相鄰脈管偏轉，從而實現尾翼展開；當充氣管放氣時驅動裝置收縮，驅動力減小并且間距調整裝置等間距伸長，使相鄰脈管回歸平行排布狀態，即尾翼并攏；本發明是結構緊湊，有足夠運動行程，且體積小質量輕的驅動單元。

技術領域

本發明屬于柔性結構的驅動技術領域，具體涉及一種仿鳥展開機構的驅動單元。

背景技術

仿鳥撲翼飛行器是一種模仿鳥類的飛行器，它的推進、舉升和懸停系統都要依靠撲翼機構來實現,相對于固定翼與旋翼,它具有更好的機動靈活性。目前,各國都對仿鳥撲翼飛行器展開了研究，但是關于尾翼的設計還有待創新。鳥類飛行時尾翼羽毛并攏，盤旋或降落時尾翼展開以保持平衡，因此仿鳥飛行器要求尾翼可以獨立驅動羽毛展開和收攏。

仿鳥飛行器的尾翼一般采用扇形展開，初始形態為等間距平行排布的羽毛，降落時羽毛脈管底部間距縮小形成相鄰偏轉，從而實現尾翼展開。該結構要求驅動器可以完成尾翼羽毛從并攏到展開的運動過程并且可以從展開狀態回到并攏狀態，且體積不能太大，因此，本發明的技術應運而生。

發明內容

本發明針對現有技術中仿鳥類的飛行器的基礎上，根據仿鳥撲翼飛行器對尾翼的驅動要求，設計一種結構緊湊，有足夠運動行程，體積小質量輕的驅動單元。

本發明是這樣實現的：

一種仿鳥尾展開機構的驅動單元，包括支撐框架，支撐框架是由四個立板圍成的長方形，框架前端立板設置支撐羽毛脈管支撐軸，羽毛的脈管繞支撐軸旋轉，相鄰脈管在搭接處距離不變，相互偏轉實現尾翼的展開與并攏。

所述的支撐框架左右兩側壁均設置折紙管柔性結構驅動裝置，左右兩個折紙管柔性結構驅動裝置之間設置間距調整裝置；所述的折紙管柔性結構驅動裝置一端為折紙管柔性結構驅動裝置密封端板，所述的折紙管柔性結構驅動裝置以及折紙管柔性結構驅動裝置密封端板之間為折紙型的結構，可伸縮，所述的折紙管柔性結構驅動裝置密封端板與間距調整裝置相連接，在間距調整裝置的豎直方向上設置若干脈管；所述的折紙管柔性結構驅動裝置另一端為折紙管柔性結構驅動裝置充氣端板，所述的折紙管柔性結構驅動裝置充氣端板與支撐框架外的充氣管相連通；折紙管柔性結構驅動裝置固定在框架上并連接充氣管，當從充氣管充氣時驅動裝置沿軸向伸長，產生驅動力，密封端驅動間距調整裝置縮小間距。

所述的充氣管充氣使折紙管柔性結構驅動裝置帶動間距調整裝置等間距收縮，使相鄰脈管偏轉，從而實現尾翼展開；當充氣管放氣時驅動裝置收縮，驅動力減小并且間距調整裝置等間距伸長，使相鄰脈管回歸平行排布狀態，即尾翼并攏。

進一步，所述的支撐框架的左右立板上設置懸掛軸，所述的懸掛軸與飛行器尾部相連，支撐框架整體可以在俯仰方向繞懸掛軸旋轉。

進一步，所述的折紙管柔性結構驅動裝置的高度位于支撐框架高度中間段，懸掛軸位于支撐框架兩邊立板的中部偏高處以維持總體平衡充氣管在懸掛軸向下一段距離的位置。

進一步，所述的支撐框架兩邊的立板上設置供充氣管通過的孔，使充氣管穿過支撐框架的立板通向內部的折紙管柔性結構驅動裝置，間距調整裝置位于兩個折紙管柔性結構驅動裝置之間，脈管在支撐框架外與羽毛相連，若干羽毛形成尾翼。當從進氣管充氣時，尾翼羽毛脈管可以實現均勻張開，結構緊湊體積小并且具有自平衡的特點。

進一步，所述的支撐框架幾何尺寸受鳥體尾部的空間限制，框架寬度不大于鳥尾整體的寬度，一般采用輕質鋁合金材料。