锥齿轮四翼式扑翼微型飞行器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102616375A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102616375A(43)申请公布日2012.08.01(21)申请号201210101776.3(22)申请日2012.04.09(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人张卫平谭小波柯希俊陈文元邹才均刘武崔峰吴校生(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人郭国中(51)Int.Cl.B64C33/00(2006.01)B64C33/02(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图33页(54)发明名称锥齿轮四翼式扑翼微型飞行器(57)摘要一种锥齿轮四翼式扑翼微型飞行器，包括：两对扑动机构、机架和电机驱动组件。扑动机构包含一个主动锥齿轮和两个从动锥齿轮以及四连杆机构，主动锥齿轮固定于机架底部中央，两个从动锥齿轮位于机架前后两侧分别与主动锥齿轮啮合并带动四连杆机构运动，四连杆机构将锥齿轮旋转运动转变成翅杆拍打运动。通过调节从动锥齿轮上两个摇杆的相对位置可以使前后两对翅膀实现同步或异步等多相位差的拍打，能够在飞行过程中高效地调节飞行器的动态平衡，并且为飞行器提供足够大的升力和推进力。整个机构采用常见材料制成，具有结构简单、易加工和易实现微型化。CN1026375ACN102616375A权利要求书1/1页1.一种锥齿轮四翼式扑翼微型飞行器，包括：用于进行拍打运动的两对扑动机构；用于支撑扑动机构和电机驱动组件的机架；以及驱动两对扑动机构进行拍打运动的电机驱动组件；其特征在于：所述的两对扑动机构结构完全相同，每对扑动机构包括：锥齿轮组件、两个翅膀、四连杆机构、一副翅杆、两件轻质弹簧和两个旋转轴承；其中锥齿轮组件通过齿轮轴和滚动轴承与机架连接；四连杆机构把锥齿轮旋转运动传递到翅杆上，并转变成上下拍打运动；两个旋转轴承固定于机架上，翅杆分别穿过旋转轴承；在旋转轴承和翅膀连接件之间，各由一个轻质弹簧固定在翅杆上；所述四连杆机构包括：曲柄摇杆、一级连杆、二级连杆和轴承；其中：曲柄摇杆与从动锥齿轮连接；一级连杆通过两个滚动轴承分别和曲柄摇杆与二级连杆连接；二级连杆直接和翅杆副相连接，翅杆副使两个翅杆同轴嵌套在二级连杆上，并且各自穿过固定在机架上的旋转轴承。2.根据权利要求1所述的锥齿轮四翼式扑翼微型飞行器，其特征在于：所述的锥齿轮组件包括：一个主动锥齿轮、两个从动锥齿轮、三个齿轮轴和三个滚动轴承；主动锥齿轮通过齿轮轴和一个滚动轴承固定与机架底部，两边各有一个从动锥齿轮通过齿轮轴和滚动轴承固定在机架上并与主动锥齿轮啮合，当电机驱动主动锥齿轮转动时，主动锥齿轮将电机高速旋转运动传递给从动锥齿轮，从而带动从动锥齿轮转动，中间通过四连杆机构把运动输出到翅杆，使翅膀扑动。3.根据权利要求1所述的锥齿轮四翼式扑翼微型飞行器，其特征在于：所述的旋转轴承外圈固定于机架上，内圈随着翅杆可以旋转，翅杆还可以发生轻微的滑移运动，从而使得翅杆产生上下的扑动运动。4.根据权利要求1所述的锥齿轮四翼式扑翼微型飞行器，其特征在于：所述的翅膀包括：翅膀连接件、主脉、次脉和翅膀膜，其中翅膀整体外形仿造蝙蝠翅膀形状，翅膀连接件与翅杆相连；主脉和次脉附在翅膜上下表面。5.根据权利要求4所述的锥齿轮四翼式扑翼微型飞行器，其特征在于：所述翅杆和翅膀主次翅脉采用碳纤维材料制成。6.根据权利要求4所述的锥齿轮四翼式扑翼微型飞行器，其特征在于：所述翅膜采用聚酰亚胺材料制成。7.根据权利要求4所述的锥齿轮四翼式扑翼微型飞行器，其特征在于：所述翅膀连接件采用塑料制成。8.根据权利要求1所述的锥齿轮四翼式扑翼微型飞行器，其特征在于：所述的电机驱动组件包括：一个电机和电机轴，其中电机垂直悬置并固定与机架上，通过电机轴驱动主动锥齿轮转动。9.根据权利要求1-8任一项所述的锥齿轮四翼式扑翼微型飞行器，其特征在于：所述的机架是一个方形框架式一体化结构，采用轻木材料制成。10.根据权利要求2-8所述的锥齿轮四翼式扑翼微型飞行器，其特征在于：所述主、从动锥齿轮、四连杆机构采用塑料制成。2CN102616375A说明书1/4页锥齿轮四翼式扑翼微型飞行器技术领域[0001]本发明涉及的是一种微型飞行器技术领域的装置，具体是一种锥齿轮四翼式微型扑翼微型飞行器。背景技术[0002]微型飞行器是一种模仿鸟类或昆虫飞行的微型飞行器，是20世纪90年代发展起来的一种新型飞行器，具有体积小、重量轻、成本低、飞行灵活和效率高等特点。现在和未来的微型飞行器设计期望方向要求机器人是小巧的、手提的、可随身携带的，像昆虫、鸟类一样可以超低空飞行，完成侦查和探索任务。[0003]目前，微型扑翼飞行器基本上还处于初级研究阶段，尽管取得了相当