[發明專利]一種仿鳥類羽毛肌的控制結構

有效

• 申請號: 202110741738.3
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113247247B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 唐迪;車婧琦;金偉杰;黃喜鵬
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B64C33/02
• 分類號: B64C33/02
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳;朱盈盈

一種仿鳥類羽毛肌的控制結構，屬于仿生設計技術領域。它包括若干個仿生濾泡，相鄰的四枚仿生濾泡之間由仿生拮抗肌相連接形成矩形框架結構，所述仿生拮抗肌包括仿生降羽肌及與仿生降羽肌交錯設置的仿生提羽肌，所述仿生提羽肌的一端連接一個仿生濾泡的濾泡頸，另一端連接相鄰仿生濾泡濾泡囊的前端，所述仿生降羽肌的一端連接一個仿生濾泡的濾泡頸，另一端連接相鄰仿生濾泡濾泡囊的后端。本發明通過分析肌肉間聯動原理設計仿生人工肌肉的位置排布，利用仿生人工肌肉收縮產生的拉力拉動仿生濾泡，從而控制仿生羽毛的提升、下降或轉動運動，進而控制安裝了本發明結構的飛行器的轉身、減速、著陸等飛行動作。

技術領域

本發明屬于仿生結構技術領域，具體涉及一種仿鳥類羽毛肌的控制結構。

背景技術

羽毛肌位于鳥類真皮內，屬于一種獨特的平滑肌。目前對于羽毛肌肉的研究主要限于解剖層面上，Lucas及Stettenheim在1972年出版的《禽類體壁的解剖》 （AvianAnatony Integument）一書中，詳細描述了多種禽類身體不同區域羽毛肌的連接模式、方向及位點。

參考身體的不同部位，羽毛肌主要分為有羽區肌肉和無羽區肌肉。有羽區主要分布在背部區域及腿部區域，無羽區主要分布在身體的兩側，羽毛較稀疏。將兩塊區域的羽毛肌做對比可以得到，有羽區的肌肉較為密集粗壯，而無羽區的肌肉較疏松分散。從整體看，羽毛肌總是以濾泡為基點，連接周圍的濾泡成為網狀結構，如圖1所示。

鳥類的羽毛肌十分發達，這與羽毛所具有的復雜功能有關。羽毛肌并非單純的二維結構，在每個濾泡下方有著非常復雜的三維分布，這是一種以濾泡為單位呈周期性重復的分布規律。

在仿生飛行器上，要實現控制其飛行路徑，就必須實現控制仿生羽毛。因此提出了一種仿鳥類羽毛肌的控制結構，該結構與仿濾泡結構相連，能夠實現對仿生羽毛的控制。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種仿鳥類羽毛肌的結構，該結構安裝在飛行器上，能夠控制飛行器的轉身、減速、著陸等飛行動作。

本發明提供如下技術方案：一種仿鳥類羽毛肌的控制結構，其特征在于：包括若干個仿生濾泡，相鄰的四枚仿生濾泡之間由仿生拮抗肌相連接形成矩形框架結構，所述仿生拮抗肌包括仿生降羽肌及與仿生降羽肌交錯設置的仿生提羽肌，所述仿生提羽肌的一端連接一個仿生濾泡的濾泡頸，另一端連接相鄰仿生濾泡濾泡囊的前端， 所述仿生降羽肌的一端連接一個仿生濾泡的濾泡頸，另一端連接相鄰仿生濾泡濾泡囊的后端。

所述仿生降羽肌、仿生提羽肌得肌肉均細分為若干根肌肉束，所述仿生降羽肌中的肌肉束與仿生提羽肌中的肌肉束互相穿插而過。

所述仿生降羽肌和/或仿生提羽肌上設有便于肌肉束穿插的裂口。

所述仿生降羽肌、仿生提羽肌中的肌肉束與仿生濾泡之間插有仿生彈性肌腱。

兩個所述相鄰仿生濾泡的濾泡頸之間設有若干個仿生牽開肌，若干個所述仿生牽開肌沿著仿生濾泡的徑向排列并構成相鄰四枚仿生濾泡組成的矩形框架結構的四條直角邊。

所述牽開肌的肌肉細分為肌肉束，牽開肌肌肉束的直徑小于仿生降羽肌、仿生提羽肌中肌肉束的直徑。

相鄰四枚仿生濾泡組成的矩形框架結構中，兩個斜對角的仿生濾泡之間設有斜肌，所述斜肌一端連接一個仿生濾泡的濾泡囊，另一端連接另一個仿生濾泡的濾泡頸。

所述仿生降羽肌、仿生提羽肌、牽開肌及斜肌均采用仿生人工肌肉，所述仿生人工肌肉采用電活性聚合物EPA、離子聚合物-金屬復合材料IPMC或氣動人工肌肉PMA，所述仿生彈性肌腱采用彈性金屬材料。

所述仿生降羽肌、仿生提羽肌、牽開肌及斜肌與仿生濾泡之間通過鉸接組件相連接。