[發(fā)明專利]半自主仿生撲翼飛行器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110295672.X
• 申請(qǐng)日: 2021-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN112896505A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡丹丹;董辰初;管若喬;孫睿哲;黃雨深
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國民航大學(xué)
• 主分類號(hào): B64C33/02
• 分類號(hào): B64C33/02
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學(xué)欣

一種半自主仿生撲翼飛行器。其包括機(jī)架、齒輪組、電機(jī)、曲柄、搖臂、內(nèi)翼、外翼、尾翼、機(jī)翼、電池、通訊模塊和飛行控制器；本發(fā)明效果：雙關(guān)節(jié)的撲翼翼型及類鷹翼面的仿生程度更高，可提高機(jī)身的載重及續(xù)航能力，飛行姿態(tài)更符合鳥類飛行規(guī)律，優(yōu)于常規(guī)單關(guān)節(jié)翼型結(jié)構(gòu)；撲翼的飛行方式充分利用空氣流體渦流，以及機(jī)翼前端的前緣渦增大飛行器的升力，有效提高推力的效率，利用高空的勢(shì)能優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、長時(shí)間的無能源補(bǔ)充飛行任務(wù)，有效提高飛行效率；具有質(zhì)量輕、成本低、能耗低、噪音小等優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于飛行器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種半自主仿生撲翼飛行器。

背景技術(shù)

仿生撲翼飛行機(jī)器人是一種能夠模仿昆蟲或鳥類飛行的仿生機(jī)器人，具有效率高、質(zhì)量輕、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、能耗低等顯著優(yōu)點(diǎn)，因此在國防軍事以及民用領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景，由此成為集合了仿生學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、機(jī)械學(xué)、控制科學(xué)等多門前沿學(xué)科的一類先進(jìn)飛行機(jī)器人。仿生撲翼飛行機(jī)器人具有較高的集成度，能夠有效地利用勢(shì)能，適于完成長時(shí)間、遠(yuǎn)距離、無能源補(bǔ)充條件下的飛行任務(wù)。

美國加州理工大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)和伊利諾伊大學(xué)香檳分校聯(lián)合研制了一款仿生蝙蝠撲翼飛行機(jī)器人BatBot(B2)；還有美國Aero Vironment公司的蜂鳥機(jī)器人Nanohummingbird；美國麻省理工學(xué)院研發(fā)的Phoenix仿生撲翼飛行機(jī)器人；哈佛大學(xué)Wood教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一款名為RoboBee的飛行昆蟲機(jī)器人；德國Fasto公司研發(fā)的SmartBird；美國加州大學(xué)伯克利分校的Julian團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一款微型仿生撲翼飛行機(jī)器人H2bird；西北工業(yè)大學(xué)宋筆鋒教授團(tuán)隊(duì)研制的名為“信鴿”的仿生撲翼飛行機(jī)器人；臺(tái)灣淡江大學(xué)楊龍杰團(tuán)隊(duì)研發(fā)設(shè)計(jì)了“Golden Snitch”撲翼機(jī)器人；北京科技大學(xué)自主研發(fā)的USTBird撲翼機(jī)器人樣機(jī)。但這些飛行器的缺點(diǎn)是仿生程度、續(xù)航能力和飛行效率低。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供了一種半自主仿生撲翼飛行器。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的半自主仿生撲翼飛行器包括機(jī)架、齒輪組、電機(jī)、曲柄、搖臂、內(nèi)翼、外翼、尾翼、機(jī)翼、電池、通訊模塊和飛行控制器；其中，所述的機(jī)架包括沿前后方向間隔設(shè)置且相互連接的前機(jī)架、中間機(jī)架和后機(jī)架；齒輪組安裝在前機(jī)架和中間機(jī)架之間，包括第一齒輪、第一減速齒輪、第二減速齒輪、第一主齒輪和第二主齒輪；第一主齒輪和第二主齒輪垂直設(shè)置在前側(cè)且相嚙合；第一齒輪、第一減速齒輪和第二減速齒輪垂直設(shè)置在后側(cè)且依次相嚙合，第三減速齒輪同時(shí)與第一主齒輪相嚙合；電機(jī)安裝在中間機(jī)架和后機(jī)架之間，輸出軸固定在第一齒輪的中心孔內(nèi)；每個(gè)曲柄的一端分別固定在第一主齒輪和第二主齒輪的中心軸前端，另一端分別連接在一根搖臂的內(nèi)端；機(jī)架的兩側(cè)分別設(shè)有一個(gè)內(nèi)翼，每個(gè)內(nèi)翼包括上部內(nèi)翼連桿、下部內(nèi)翼連桿、后部內(nèi)翼連桿和扭轉(zhuǎn)支座；上部內(nèi)翼連桿和下部內(nèi)翼連桿的一端分別鉸接在一根搖臂的中部和外端，另一端鉸接在扭轉(zhuǎn)支座的內(nèi)側(cè)部位前部；后部內(nèi)翼連桿的一端鉸接在后機(jī)架的頂部外側(cè)，另一端鉸接在扭轉(zhuǎn)支座的內(nèi)側(cè)部位后部；每個(gè)內(nèi)翼的外側(cè)分別設(shè)有一個(gè)外翼，每個(gè)外翼包括內(nèi)側(cè)外翼連桿、外側(cè)外翼連桿、扭轉(zhuǎn)連桿和外翼舵機(jī)；外翼舵機(jī)安裝在扭轉(zhuǎn)支座的外側(cè)部位，輸出端與圓弧形的扭轉(zhuǎn)連桿一端相連，扭轉(zhuǎn)連桿的另一端連接在內(nèi)側(cè)外翼連桿的一端，內(nèi)側(cè)外翼連桿的另一端與外側(cè)外翼連桿的內(nèi)端相連接；尾翼包括尾翼骨架、尾翼連桿、機(jī)身主桿、尾翼機(jī)架、尾舵支座、尾舵連桿、尾舵連接件和尾翼舵機(jī)；兩個(gè)尾翼舵機(jī)安裝在中間機(jī)架和后機(jī)架之間，輸出端分別連接在一根尾翼連桿的前端；尾翼機(jī)架設(shè)置在機(jī)架的后方；尾舵支座設(shè)置在尾翼機(jī)架的后方；尾舵連桿垂直設(shè)置，上下端分別固定在尾舵支座的前端上下部；機(jī)身主桿的前端固定在后機(jī)架中部，后端貫穿尾翼機(jī)架的中部后通過尾舵連接件鉸接在尾舵連桿的中部；兩根尾翼連桿的后端分別貫穿尾翼機(jī)架的上部后鉸接在尾舵支座的上部兩側(cè)部位；兩根尾翼骨架呈八字形設(shè)置，一端同時(shí)連接在尾舵支座的后端下部；多個(gè)機(jī)翼的中部分別安裝在內(nèi)翼的內(nèi)、外側(cè)部位以及內(nèi)側(cè)外翼連桿的中部；電池、通訊模塊和飛行控制器均安裝在機(jī)架上，并且飛行控制器分別與電機(jī)、外翼舵機(jī)、尾翼舵機(jī)和通訊模塊電連接；通訊模塊與地面操控人員手持的遙控器無線連接；電池用于為本飛行器上各用電部件提供電能。