[發明專利]一種可懸停仿生蜂鳥飛行器及其操控方法

在審

• 申請號: 202111303257.0
• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN113830304A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 陳池來;馬賀;劉少敏;吳青楠;劉友江;張瑞
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: B64C33/02
• 分類號: B64C33/02
• 代理公司: 合肥國和專利代理事務所(普通合伙) 34131
• 代理人: 張祥騫

1.一種可懸停仿生蜂鳥飛行器，其特征在于：包括撲翼驅動機構、對稱設置在撲翼驅動機構左右兩側的翅翼一與翅翼二、用于調節翅翼一撲動平面的舵機組件一、用于調節翅翼二撲動平面的舵機組件二、設置在撲翼驅動機構下方的機尾以及用于驅動機尾運動的舵機組件三；

所述撲翼驅動機構包括驅動組件和齒輪組件；所述驅動組件包括底座和安裝在底座上的電機；所述底座上設有轉軸一、轉軸二、轉軸三和轉軸四；所述齒輪組件包括安裝在電機輸出軸上的主動齒輪、安裝在轉軸一上的雙聯齒輪、安裝在轉軸二上且與雙聯齒輪的上層齒輪嚙合相連的從動齒輪、安裝在轉軸三上的分動齒輪一和安裝在轉軸四上且與分動齒輪一嚙合相連的分動齒輪二；所述從動齒輪通過連桿與分動齒輪一相連；所述雙聯齒輪的下層齒輪與主動齒輪嚙合相連；所述分動齒輪一的一側設有與其嚙合相連的增幅齒輪一，分動齒輪二的一側設有與其嚙合相連的增幅齒輪二；所述增幅齒輪一通過傳動組件一與翅翼一及舵機組件一相連，增幅齒輪二通過傳動組件二與翅翼二及舵機組件二相連。

2.根據權利要求1所述的一種可懸停仿生蜂鳥飛行器，其特征在于：所述舵機組件一包括安裝在底座上的舵機一和與舵機一的輸出軸相連的舵機臂一；所述舵機組件二包括安裝在底座上的舵機二和與舵機二的輸出軸相連的舵機臂二。

3.根據權利要求2所述的一種可懸停仿生蜂鳥飛行器，其特征在于：所述傳動組件一包括傳動軸一、萬向聯軸器一和傳動軸二；所述傳動軸一的一端與舵機臂一相連，另一端穿過翅翼座一后與萬向聯軸器一的上端相連，萬向聯軸器一的下端與傳動軸二的上端相連，傳動軸二的下端與增幅齒輪一相連；所述傳動組件二包括傳動軸三、萬向聯軸器二和傳動軸四；所述傳動軸三的一端與舵機臂二相連，另一端穿過翅翼座二后與萬向聯軸器二的上端相連，萬向聯軸器二的下端與傳動軸四的上端相連，傳動軸四的下端與增幅齒輪二相連。

4.根據權利要求3所述的一種可懸停仿生蜂鳥飛行器，其特征在于：所述舵機組件三包括安裝在機尾下端的舵機三和與舵機三的輸出軸相連的舵機臂三；所述撲翼驅動機構還包括頂蓋；所述舵機臂三通過推拉連桿與頂蓋相連。

5.根據權利要求3所述的一種可懸停仿生蜂鳥飛行器，其特征在于：所述萬向聯軸器一和萬向聯軸器二的結構相同，均包括自上向下依次設置的叉形接頭一、十字軸和叉形接頭二；所述叉形接頭一和叉形接頭二的結構相同，均包括U型的支座、開設在支座中間的傳動軸孔和分別開設在支座左右側壁上的軸銷孔一與軸銷孔二；所述十字軸為正方體，其四個側面上分別開設有銷軸孔一、銷軸孔二、銷軸孔三和銷軸孔四；所述十字軸分別通過一對軸銷與叉形接頭一、叉形接頭二相連。

6.根據權利要求1所述的一種可懸停仿生蜂鳥飛行器，其特征在于：所述分動齒輪一和分動齒輪二均為直齒輪，二者的齒數大于增幅齒輪一或增幅齒輪二的齒數。

7.根據權利要求1所述的一種可懸停仿生蜂鳥飛行器，其特征在于：所述翅翼一和翅翼二的結構相同，均包括翅脈和安裝在翅脈上的翅膜；所述翅翼一通過翅翼座一與傳動軸一相連，翅翼二通過翅翼座二與傳動軸二相連。

8.根據權利要求1～7任意一項所述的可懸停仿生蜂鳥飛行器的操控方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

(1)橫滾調節：當舵機臂三逆時針旋轉時，在推拉連桿作用下，機尾將向左擺動，整機重心向左偏移，進而產生向左傾轉的姿態調節力矩；同理，當舵機臂順時針旋轉時，在推拉連桿作用下，機尾將向右擺動，整機重心向右偏移，進而產生向右傾轉的姿態調節力矩；

(2)俯仰調節：當舵機一、舵機二分別驅動舵機臂一和舵機臂二小幅向Y軸正方向傾轉時，翅翼一、翅翼二撲動平面同步向后傾轉，使升力作用方向向后傾轉進而產生使機身后仰的姿態調節力矩；當舵機一、舵機二分別驅動舵機臂一和舵機臂二小幅向Y軸負方向傾轉時，翅翼一、翅翼二撲動平面同步向前傾轉，使升力作用方向向前傾轉，進而產生使機身前傾的姿態調節力矩；

(3)偏航調節：當舵機一驅動舵機臂一小幅向Y軸負方向傾轉，舵機二驅動舵機臂二小幅向Y軸正方向傾轉時，翅翼一撲動平面向前傾轉，翅翼二撲動平面向后傾轉，同時產生使機身向右偏航的航向調節力矩；當舵機一驅動舵機臂一小幅向Y軸正方向傾轉，舵機二驅動舵機臂二小幅向Y軸負方向傾轉時，翅翼一撲動平面向后傾轉，翅翼二撲動平面向前傾轉，同時產生使機身向左偏航的航向調節力矩。