[發明專利]一種可懸停撲翼式飛行器及其飛行姿態控制方法

在審

• 申請號: 202210413254.0
• 申請日: 2022-04-20
• 公開（公告）號: CN114789790A
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 張萌穎;汪焯源;王敬博;李昊嘉;何嬌怡;劉東
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: B64C33/00
• 分類號: B64C33/00;B64C33/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王富強

1.一種可懸停撲翼式飛行器，其特征在于：包括機體和動力機構，所述動力機構包括翅翼單元和尾翼單元；所述翅翼單元包括第一驅動裝置、翅翼傳動機構和兩個軸對稱設置的翅翼，所述翅翼包括翅翼橫桿、翅翼面和翅翼控制桿，所述翅翼面呈三角形，所述翅翼面的一個側邊與所述翅翼橫桿固連，所述翅翼面遠離所述翅翼橫桿的角與所述翅翼控制桿的一端固連，所述翅翼面為柔性面，所述第一驅動裝置能夠通過所述翅翼傳動機構驅動兩個所述翅翼橫桿分別進行撲動；所述尾翼單元包括第二驅動裝置、尾翼控制桿、尾翼豎桿和設置在所述尾翼豎桿上的尾翼面，所述第一驅動裝置和所述第二驅動裝置分別固設在所述機體上，所述翅翼控制桿的另一端和所述尾翼控制桿的一端分別與所述第二驅動裝置的輸出轉軸固連，所述機體上固設有一連接部，所述尾翼豎桿的頂端固設有一滑動部，所述滑動部與所述連接部滑動連接，所述滑動部相對所述連接部滑動時還能夠相對所述連接部轉動，所述尾翼控制桿的另一端與所述尾翼豎桿轉動連接。

2.根據權利要求1所述的可懸停撲翼式飛行器，其特征在于：所述第一驅動裝置為電機，所述翅翼傳動機構包括第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、第五齒輪，所述第一齒輪固設在所述第一驅動裝置的輸出軸上，所述第二齒輪、所述第四齒輪和所述第五齒輪分別安裝在所述機體上，所述第二齒輪與所述第一齒輪嚙合，所述第三齒輪與所述第二齒輪一體成型且同軸設置，所述第三齒輪與所述第四齒輪嚙合，所述第五齒輪與所述第四齒輪嚙合；所述翅翼橫桿與所述機體轉動連接，所述第四齒輪的偏心處和所述第五齒輪的偏心處分別轉動連接有一個連桿，兩個所述連桿與兩個所述翅翼橫桿一一對應，所述連桿的另一端與對應的所述翅翼橫桿轉動連接。

3.根據權利要求2所述的可懸停撲翼式飛行器，其特征在于：所述翅翼橫桿與所述機體的轉動連接處較所述翅翼橫桿與所述連桿的轉動連接處靠近所述翅翼面。

4.根據權利要求1所述的可懸停撲翼式飛行器，其特征在于：所述滑動部為滑塊，所述連接部為插桿，所述滑塊中設置有一長槽，所述插桿穿設在所述長槽中。

5.根據權利要求4所述的可懸停撲翼式飛行器，其特征在于：所述機體上固設有一機身豎桿，所述第二驅動裝置和所述連接部分別固設在所述機身豎桿上。

6.根據權利要求5所述的可懸停撲翼式飛行器，其特征在于：所述機身豎桿上還固設有一豎板，所述滑塊一側與所述豎板接觸。

7.根據權利要求1所述的可懸停撲翼式飛行器，其特征在于：所述動力機構為兩個，且兩個所述動力機構對稱設置。

8.根據權利要求1所述的可懸停撲翼式飛行器，其特征在于：同一個所述動力機構中的兩個所述翅翼控制桿分別位于同一個所述動力機構中的所述第二驅動裝置的兩側，所述尾翼控制桿位于同一個所述動力機構中的兩個所述翅翼控制桿之間。

9.根據權利要求1所述的可懸停撲翼式飛行器，其特征在于：所述第二驅動裝置為舵機；所述翅翼面采用具有高韌度的高分子聚合物薄膜制成，所述尾翼面采用具有彈性的高分子聚合物薄板制成，所述翅翼橫桿和所述尾翼豎桿均具有彈性且分別采用金屬材料制成；且所述翅翼橫桿由靠近所述機體的一端至遠離所述機體的一端的彈性逐漸增大。

10.一種權利要求1-9任意一項所述的可懸停撲翼式飛行器的飛行姿態控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：啟動飛行器；

S2：確定飛行器目標飛行姿態，并通過傳感器檢測飛行器當前飛行姿態數據；

S3：進行飛行器運動控制運算，得到所需機體各轉動力矩調節指令；

S4：將飛行器機體各轉動力矩調節指令轉換得到飛行器翅翼差動及尾翼偏轉的調節指令；

S5：產生驅動信號控制第一驅動裝置及第二驅動裝置，實現飛行器飛行姿態的調整；并返回步驟S2，形成飛行器飛行姿態的閉環控制，使撲翼式飛行器按目標飛行姿態進行平穩懸停或靈活運動。