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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110641696A(43)申请公布日2020.01.03(21)申请号201911040942.1(22)申请日2019.10.30(71)申请人南开大学地址300071天津市南开区卫津路94号(72)发明人方勇纯李友朋钱辰(74)专利代理机构天津耀达律师事务所12223代理人侯力(51)Int.Cl.B64C33/00(2006.01)B64C9/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称基于翅翼变形的仿蜂鸟扑翼无人飞行器的控制机构(57)摘要一种基于翅翼变形的仿蜂鸟扑翼无人飞行器的控制机构,包括直线舵机、旋转舵机、直线舵机座、旋转舵机底座、翼关节、舵机拉杆、半圆柱形紧固件、旋转舵机摇臂、翼根碳杆、翼关节主轴碳杆、旋转舵机控制碳杆等零部件;主体零件均使用树脂或尼龙材料通过3D打印加工方式获得,质量非常轻便;利用两个直线舵机和一个旋转舵机,较好地实现了对俯仰(pitch)、滚转(roll)和偏航(yaw)3个自由度的全姿态控制;在实现全姿态控制的基础上,通过结构优化设计,产生了较大的俯仰、滚转和偏航的控制角度,对于控制样机在悬停飞行状态下的姿态具有非常重要的意义,也为后续设计轻质、紧凑的扑翼样机提供了基础。CN110641696ACN110641696A权利要求书1/1页1.基于翅翼变形的仿蜂鸟扑翼无人飞行器的控制机构,其特征在于:该控制机构包括旋转舵机底座及其上固定的旋转舵机,该部分通过底部的4个圆柱孔与扑翼驱动机构相连,旋转舵机轴的两端各固定有一个旋转舵机摇臂,两个旋转舵机摇臂的另一端分别与旋转舵机控制碳杆的一端固定,旋转舵机控制碳杆由直线舵机座底部的直槽口中穿过并控制直线舵机座的运动;直线舵机座通过该零件上部的孔与扑翼驱动机构(本专利中未进行设计)进行连接,两者之间采用间隙配合,即直线舵机座可以绕扑翼驱动机构的轴转动,使得该部分易于拆装;其上固定有两个直线舵机,两个直线舵机上各固定有一个舵机拉杆,舵机拉杆的另一端各与一个翼关节铰接,两个翼关节的另一端分别固定在翼关节主轴碳杆的两端上,翼关节主轴碳杆固定在直线舵机座的上部,与各翼关节对应在翼关节主轴碳杆的两端上同时各固定有一个翼根碳杆,翼根碳杆的中部与对应的翼关节固定在一起。2.根据权利要求1所述的基于翅翼变形的仿蜂鸟扑翼无人飞行器的控制机构,其特征在于所述的直线舵机座、旋转舵机底座、翼关节均使用树脂或尼龙材料通过3D打印加工方式获得,质量非常轻便。3.根据权利要求1所述的基于翅翼变形的仿蜂鸟扑翼无人飞行器的控制机构,其特征在于所述的翼关节上设置有不同的控制孔,改变舵机拉杆插入翼关节上孔的位置能够产生幅值不同的俯仰和偏航控制角度;旋转舵机摇臂上同样设置有不同的控制孔,改变旋转舵机控制碳杆在旋转舵机摇臂上的安装位置能够产生幅值不同的滚转控制角度。4.根据权利要求1所述的基于翅翼变形的仿蜂鸟扑翼无人飞行器的控制机构,其特征在于所述的旋转舵机底座上设置凹槽,用于固定旋转舵机,同时设置有3个安装孔,用于安装力和力矩传感器,以便进行平台测试实验。5.根据权利要求1所述的基于翅翼变形的仿蜂鸟扑翼无人飞行器的控制机构,其特征在于所述直线舵机与直线舵机座通过胶粘的方式进行连接。6.根据权利要求5所述的基于翅翼变形的仿蜂鸟扑翼无人飞行器的控制机构,其特征在于所述直线舵机座的两侧各设置有一个凹坑,用以固定两个直线舵机,在凹坑内部设计有3个凸出圆柱,这3个圆柱分别与直线舵机底部的3个孔进行配合,以便对直线舵机进行定位。7.根据权利要求1所述的基于翅翼变形的仿蜂鸟扑翼无人飞行器的控制机构,其特征在于所述翼关节主轴碳杆与直线舵机座采用过盈配合固连在一起;所述翼关节与翼关节主轴碳杆采用间隙配合以保证翼关节具有较好的运动自由度,并用半圆柱形紧固件进行轴向限位,半圆形紧固件与翼关节主轴碳杆采用过盈配合进行固定。8.根据权利要求1所述的基于翅翼变形的仿蜂鸟扑翼无人飞行器的控制机构,其特征在于所述舵机拉杆与翼关节和直线舵机均采用过渡配合,舵机拉杆与翼关节之间允许轻微转动;所述翼根碳杆与翼关节之间采用胶粘方式进行紧固。9.根据权利要求1所述的基于翅翼变形的仿蜂鸟扑翼无人飞行器的控制机构,其特征在于所述旋转舵机与旋转舵机摇臂、旋转舵机摇臂与旋转舵机控制碳杆均采用过盈配合。10.根据权利要求1所述的基于翅翼变形的仿蜂鸟扑翼无人飞行器的控制机构,其特征在于所述旋转舵机与旋转舵机底座采用凹槽加胶粘的方式进行配合。2CN110641696A说明书1/4页基于翅翼变形的仿蜂鸟扑翼无人飞行器的控制机构技术领域[0001]本发明涉及一种仿生飞行器的控制机构,属于无人飞行器技术领域或机器人领域。背景技术[0002]近年来,