微型扑翼飞行器.pdf

(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CN107416202A(43)申请公布日2017.12.01(21)申请号201710541697.7(22)申请日2017.07.05(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人邓慧超周文娟(74)专利代理机构北京永创新实专利事务所11121代理人赵文颖(51)Int.Cl.B64C33/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称微型扑翼飞行器(57)摘要本发明公开了一种微型扑翼飞行器，属于仿生飞行机器人设备领域。包括机翼架、扑翼机构、减速机构、机翼、被动旋转机构，扑翼机构包括连杆和机翼架，连杆通过销钉连接在减速机构的齿轮上，两翼架与机架中心相连并分别两侧。被动旋转机构包括旋转块与挡杆，挡杆位于机翼架上，旋转块随机翼轴进行旋转。机翼通过被动旋转机构连接到翼架上，机翼轴穿过翼架孔，并与旋转块相连。减速机构的齿轮分别连接到机架相应位置处，由微型电机带动小齿轮，形成二级减速机构。本发明具有体积小、重量轻、能耗小，可同时实现机翼的拍打与被动旋转，更加有利于飞行器的飞行。CN107416202ACN107416202A权利要求书1/1页1.一种微型扑翼飞行器，包括机架、连杆、机翼架、旋转块、机翼、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和电机；电机位于机架的中心，第三齿轮与第四齿轮同轴设置，第一齿轮、第二齿轮、第四齿轮位于机架上，两个机翼架与机架相连并分别位于机架的两侧；第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮构成减速机构，第三齿轮与电机的电机轴连接，电机带动第三齿轮旋转，第三齿轮带动第四齿轮旋转，进行一级减速，第四齿轮分别带动第一齿轮和第二齿轮旋转，进行二级减速；第一齿轮、第二齿轮、连杆和机翼架构成扑翼机构，扑翼机构为双曲柄摇杆机构，一个连杆的一端连接第一齿轮，另一端连接机翼架，构成曲柄摇杆机构的曲柄，另一个连杆的一端连接第二齿轮，另一端连接机翼架，构成曲柄摇杆机构的摇杆；机翼包括翼脉和翼膜，翼膜固定在翼脉上，翼脉上设有机翼轴，机翼轴穿过机翼架连接旋转块，旋转块随机翼轴进行旋转；挡杆、旋转块与机翼的机翼轴构成被动旋转机构，旋转块设有凸块，当机翼旋转到特定角度时，挡杆卡住旋转块。2.根据权利要求1所述的一种微型扑翼飞行器，所述的扑翼机构中，第一齿轮上设有曲柄定位孔，第二齿轮上设有摇杆定位孔，通过设定连杆的长度，曲柄定位孔、摇杆定位孔的位置，确定出摇杆的转角范围，进而确定出机翼扑动角的范围。3.根据权利要求1所述的一种微型扑翼飞行器，所述的被动旋转机构中，通过旋转块的旋转角度进而确定机翼在旋转过程中攻角的变化范围。4.根据权利要求1所述的一种微型扑翼飞行器，所述的机翼中的翼膜采用聚酰亚胺膜。5.根据权利要求1所述的一种微型扑翼飞行器，所述的机翼中的翼脉，采用双叉犀金龟翅膀作为仿生对象。6.根据权利要求1所述的一种微型扑翼飞行器，所述的翼脉为碳纤维3D一体化打印成型。2CN107416202A说明书1/4页微型扑翼飞行器技术领域[0001]本发明涉及一种仿昆虫的微小型扑翼飞行器，属于仿生飞行机器人设备领域。背景技术[0002]在自然界，无论鸟类还是昆虫的飞行，都是靠扑翼进行的。这种通过扑翼上下扑动的飞行方式除了能够提供较大的推力，提高飞行效率外，还可使小型飞行器实现更加灵活的飞行动作。近年来，随着空气动力学和MENS等技术的飞速发展，微型飞行器已经发展成为一种广受国内外关注的新型飞行器。由于其体积小、便于携带、飞行灵活和隐蔽性好等一些优点，故在民用和国防领域都具有十分广泛的应用前景。而相对于固定翼、旋翼飞行器而言，扑翼式飞行器具有无需螺旋桨或喷气装置，可原地或小场地快速起飞、加速、悬停等优点，在研究领域占也据越来越重要的地位。[0003]在军用方面，微型飞行器主要用于低空侦察、通信、电了干扰和对地攻击等任务。微型飞行器可用于城市、山林和战场前沿的细节侦察，将侦察到的图像和信息传递给战士手中的监视器，及时提供战场信息给指挥部门，可大大提高作战效率。[0004]在民用方面，微型飞行器可用于通信中继、环境研究、自然灾害的监视与支援。微型飞行器还可用于边境巡逻与控制、毒品禁运、农业勘测，并在未来大型牧场和城区监视等将具有广阔的市场和应用前景。[0005]国内外微型扑翼飞行器的研究现状：[0006]目前，国内外不少研究机构已经全面展开了对于微型扑翼飞行器的设计研究。美国佐治亚技术研究所和英国剑桥大学利用往复式化学肌肉共同研制了微型扑翼飞行器“Entomopter”，该扑翼飞行器具有类似于蝴蝶翅膀的两对机翼，结构紧凑，有较高的能量转化效率。美国加利福尼亚大学采用PZT压电驱动器和双摇杆四连杆机构自主研制了机械苍蝇