CN104276282A - 一种微型仿昆虫高频扑翼飞行器 - Google Patents
一种微型仿昆虫高频扑翼飞行器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104276282A CN104276282A CN201310293721.1A CN201310293721A CN104276282A CN 104276282 A CN104276282 A CN 104276282A CN 201310293721 A CN201310293721 A CN 201310293721A CN 104276282 A CN104276282 A CN 104276282A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bearing pin
- flapping wing
- vertical chute
- vertical
- conical gear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
本发明涉及一种微型仿昆虫高频扑翼飞行器，包括机架(1)、左扑翼系统(2)、右扑翼系统(3)、传动系统(4)及尾翼系统(5)，所述机架(1)包括齿轮箱(11)、左支架(12)、左垂直滑槽(13)、右支架(14)、右垂直滑槽(15)及主支架(16)，左扑翼系统(2)通过左垂直滑槽(13)与传动系统(4)连接，右扑翼系统(3)通过右垂直滑槽(15)与传动系统(4)连接，尾翼系统(5)通过主支架(16)与传动系统(4)连接。由小圆锥齿轮(43)和大圆锥齿轮(44)啮合组成的传动系统驱动左、右扑翼实现扑动完全对称。与现有技术相比，本发明具有结构简单紧凑，体积小，扑动频率高，利于提高升力等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种扑翼飞行器，尤其是涉及一种微型仿昆虫高频扑翼飞行器。
背景技术
扑翼的飞行方式广泛存在于自然界飞行生物的飞行之中，扑翼飞行囊括了固定翼飞行和旋翼飞行的优点，可以快速的起飞、加速和悬停，具有高度机动性和灵活性。飞行生物的飞行方式大致可以分为三类：低频率的扑动飞行，如许多大型鸟类(鹰、鹫、大雁、海鸥、天鹅等)，翼展较长较大，扑动频率较低，从零到数十赫兹不等，采用低频率的扑动和滑翔相结合的扑动形式；中频的扑动飞行，主要为体形中等的鸟类(如燕子、麻雀、鸽子等)，翅膀不太大，扑动频率相对较高，极少采用滑翔方式；高频的扑动飞行，这种飞行方式是采用频率极高、翅膀的运动规律复杂的扑翼形式，如蜂鸟及体形更小的鸟类和大多数昆虫，扑动频率约为60～80赫兹，能够在空中实现前进、后退、悬停和其它一些高难度的机动飞行。
微型仿生扑翼飞行器(一般10cm以内)，在应用技术上它超出了传统的飞行器设计和空气动力学的研究范畴，同时开创了微机电系统技术(MEMS)在航空领域的应用。设计和制造具有良好动力学特性的高效微型仿生扑翼飞行器是目前非常富有挑战性的研究难题。
为了使微型扑翼飞行器体积尽可能小，采用仿昆虫高频扑动飞行的设计方案是比较合理的。昆虫的扑动频率大约为60～80赫兹，而一般的微型直流电机额定转速为300-400转/秒左右，故减速比在4～7左右，完全可以由一级齿轮传动实现，这样有助于减小体积。目前，电机驱动的微型扑翼飞行器，主要有两种方案：一种是采用一级齿轮传动，一个大齿轮相当于曲柄，由大齿轮带动双摇杆机构，相当于单曲柄双摇杆机构，该方案的特点是结构紧凑、体积较小，但是双摇杆扑动不对称；另一种方案是采用一级齿轮传动，两个大齿轮相当于双曲柄，由两个大齿轮分别带动双摇杆机构，相当于双曲柄双摇杆机构，该方案的特点是双摇杆扑动对称，但是结构不紧凑、体积较大。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构紧凑、体积小，同时左右扑动严格对称微型仿昆虫高频扑翼飞行器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种微型仿昆虫高频扑翼飞行器，包括机架1、左扑翼系统2、右扑翼系统3、传动系统4及尾翼系统5，所述机架1包括齿轮箱11、左支架12、左垂直滑槽13、右支架14、右垂直滑槽15及主支架16，所述左支架12分别与齿轮箱11、左垂直滑槽13垂直连接，所述右支架14分别与齿轮箱11、右垂直滑槽15垂直连接，所述左垂直滑槽13与右垂直滑槽15连接，所述左扑翼系统2通过左垂直滑槽13与传动系统4连接，所述右扑翼系统3通过右垂直滑槽15与传动系统4连接，所述尾翼系统5通过主支架16与传动系统4连接，所述传动系统4与齿轮箱11连接。
所述传动系统4包括电机41、电机轴42、小圆锥齿轮43、大圆锥齿轮44、销轴a45、电池46及曲柄滑块机构，所述小圆锥齿轮43、大圆锥齿轮44、销轴a45及曲柄滑块机构位于所述齿轮箱11中，所述电机41与电池46连接，并通过电机轴42穿过齿轮箱11与小圆锥齿轮43连接，所述小圆锥齿轮43与大圆锥齿轮44啮合，所述大圆锥齿轮44通过销轴a45与齿轮箱11右侧立面以转动副连接，并通过曲柄滑块机构与左扑翼系统2、右扑翼系统3连接。
所述左扑翼系统2包括左连杆21、左摇杆22、左双向垂直铰接滑块23、左扑翼24及销轴25，所述左连杆21通过销轴25与左支架12以转动副连接，所述左摇杆22一端通过销轴25与左连杆21以转动副连接，另一端通过销轴25与左双向垂直铰接滑块23以转动副连接，所述左双向垂直铰接滑块23与左垂直滑槽13以移动副连接，所述左扑翼24与左摇杆22固定连接。
所述右扑翼系统3包括右连杆31、右摇杆32、右双向垂直铰接滑块33、右扑翼34及销轴35，所述右连杆31通过销轴35与右支架14以转动副连接，所述右摇杆32一端通过销轴35与右连杆31以转动副连接，另一端通过销轴35与右双向垂直铰接滑块33以转动副连接，所述右双向垂直铰接滑块33与右垂直滑槽15以移动副连接，所述右扑翼34与右摇杆32固定连接。
所述曲柄滑块机构包括曲柄401、连杆402、销轴b403及销轴c404，所述曲柄401一端通过销轴c404与大圆锥齿轮44固定连接，另一端通过销轴b403与齿轮箱11左侧立面以转动副连接，所述连杆402一端通过销轴c404与大圆锥齿轮44、曲柄401以转动副连接，另一端两侧面分别与左双向垂直铰接滑块23、右双向垂直铰接滑块33连接。
所述尾翼系统5包括垂直安立面51、水平安立面52、方向舵53、升降舵54、方向舵机55、升降舵机56及控制模块57，所述垂直安立面51与水平安立面52垂直连接，所述方向舵53与垂直安立面51活动连接，所述升降舵54与水平安立面52活动连接，所述方向舵机55与方向舵53、控制模块57连接，所述升降舵机56与升降舵54、控制模块57连接。
与现有技术相比，本发明通过一级圆锥齿轮传动，再通过曲柄滑块机构分别驱动左、右扑翼，从而实现左、右扑翼的扑动完全对称。本发明结构简单紧凑，体积小，克服了现有技术中机构体积大或左右扑翼扑动不对称的缺陷，一级圆锥齿轮传动有助于实现高频扑动，有利于提高升力。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明机架结构和左、右扑翼系统的结构示意图。
图3本发明传动系统结构示意图。
图1中，标号表示内容如下：机架1、左扑翼系统2、右扑翼系统3、传动系统4、尾翼系统5、齿轮箱11、电池46、垂直安立面51、水平安立面52、方向舵53、升降舵54、方向舵机55、升降舵机56、控制模块57、左扑翼24、右扑翼34；
图2中，标号表示内容如下：左支架12、左垂直滑槽13、右支架14、右垂直滑槽15、主支架16、左连杆21、左摇杆22、左双向垂直铰接滑块23、销轴25、右连杆31、右摇杆32、右双向垂直铰接滑块33、销轴35；
图3中，标号表示内容如下：电机41、电机轴42、小圆锥齿轮43、大圆锥齿轮44、销轴a45、曲柄401、连杆402、销轴b403及销轴c404。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1-2所示，一种微型仿昆虫高频扑翼飞行器，包括机架1、左扑翼系统2、右扑翼系统3、传动系统4及尾翼系统5，所述机架1包括齿轮箱11、左支架12、左垂直滑槽13、右支架14、右垂直滑槽15及主支架16，所述左支架12分别与齿轮箱11、左垂直滑槽13垂直连接，所述右支架14分别与齿轮箱11、右垂直滑槽15垂直连接，所述左垂直滑槽13与右垂直滑槽15连接，所述左扑翼系统2通过左垂直滑槽13与传动系统4连接，所述右扑翼系统3通过右垂直滑槽15与传动系统4连接，所述尾翼系统5通过主支架16与传动系统4连接，所述传动系统4与齿轮箱11连接。
所述传动系统4包括电机41、电机轴42、小圆锥齿轮43、大圆锥齿轮44、销轴a45、电池46及曲柄滑块机构，所述小圆锥齿轮43、大圆锥齿轮44、销轴a45及曲柄滑块机构位于所述齿轮箱11中，所述电机41与电池46连接，并通过电机轴42穿过齿轮箱11与小圆锥齿轮43连接，所述小圆锥齿轮43与大圆锥齿轮44啮合，所述大圆锥齿轮44通过销轴a45与齿轮箱11右侧立面以转动副连接，并通过曲柄滑块机构与左扑翼系统2、右扑翼系统3连接。
所述左扑翼系统2包括左连杆21、左摇杆22、左双向垂直铰接滑块23、左扑翼24及销轴25，所述左连杆21通过销轴25与左支架12以转动副连接，所述左摇杆22一端通过销轴25与左连杆21以转动副连接，另一端通过销轴25与左双向垂直铰接滑块23以转动副连接，所述左双向垂直铰接滑块23与左垂直滑槽13以移动副连接，所述左扑翼24与左摇杆22固定连接。
所述右扑翼系统3包括右连杆31、右摇杆32、右双向垂直铰接滑块33、右扑翼34及销轴35，所述右连杆31通过销轴35与右支架14以转动副连接，所述右摇杆32一端通过销轴35与右连杆31以转动副连接，另一端通过销轴35与右双向垂直铰接滑块33以转动副连接，所述右双向垂直铰接滑块33与右垂直滑槽15以移动副连接，所述右扑翼34与右摇杆32固定连接。
所述曲柄滑块机构包括曲柄401、连杆402、销轴b403及销轴c404，所述曲柄401一端通过销轴c404与大圆锥齿轮44固定连接，另一端通过销轴b403与齿轮箱11左侧立面以转动副连接，所述连杆402一端通过销轴c404与大圆锥齿轮44、曲柄401以转动副连接，另一端两侧面分别与左双向垂直铰接滑块23、右双向垂直铰接滑块33连接。
所述尾翼系统5包括垂直安立面51、水平安立面52、方向舵53、升降舵54、方向舵机55、升降舵机56及控制模块57，所述垂直安立面51与水平安立面52垂直连接，所述方向舵53与垂直安立面51活动连接，所述升降舵54与水平安立面52活动连接，所述方向舵机55与方向舵53、控制模块57连接，所述升降舵机56与升降舵54、控制模块57连接。
本发明的一个优选实施例如图1、图2、图3所示，本发明可以构成左右扑翼对称高频扑动，并实现飞行器的转向和俯仰飞行。左、右扑翼对称高频扑动和飞行器的转向和俯仰飞行如下：
左扑翼高频扑动：电机41通过电机轴42驱动小圆锥齿轮43，小圆锥齿轮43与大圆锥齿轮44啮合传动，进而通过销轴b403、销轴c404、曲柄401、连杆402带动左双向垂直铰接滑块23沿着左垂直滑槽13上下滑动，在左双向垂直铰接滑块23的带动下，左连杆21、左摇杆22、销轴25及左支架12驱动左扑翼24高频扑动。其中，曲柄401主要起加固和匹配左右质量的作用。
右扑翼高频扑动：电机41通过电机轴42驱动小圆锥齿轮43，小圆锥齿轮43与大圆锥齿轮44啮合传动，进而通过销轴b403、销轴c404、曲柄401、连杆402带动右双向垂直铰接滑块33沿着右垂直滑槽15上下滑动，在右双向垂直铰接滑块33的带动下，右连杆31、右摇杆32、销轴35及右支架14驱动右扑翼34高频扑动。
飞行器的转向和俯仰飞行：通过方向舵机55控制方向舵53实现飞行器的转向，通过升降舵机56控制升降舵54实现飞行器的升降。
Claims (6)
1.一种微型仿昆虫高频扑翼飞行器，包括机架(1)、左扑翼系统(2)、右扑翼系统(3)、传动系统(4)及尾翼系统(5)，其特征在于，所述机架(1)包括齿轮箱(11)、左支架(12)、左垂直滑槽(13)、右支架(14)、右垂直滑槽(15)及主支架(16)，所述左支架(12)分别与齿轮箱(11)、左垂直滑槽(13)垂直连接，所述右支架(14)分别与齿轮箱(11)、右垂直滑槽(15)垂直连接，所述左垂直滑槽(13)与右垂直滑槽(15)连接，所述左扑翼系统(2)通过左垂直滑槽(13)与传动系统(4)连接，所述右扑翼系统(3)通过右垂直滑槽(15)与传动系统(4)连接，所述尾翼系统(5)通过主支架(16)与传动系统(4)连接，所述传动系统(4)与齿轮箱(11)连接。
2.根据权利要求1所述的一种微型仿昆虫高频扑翼飞行器，其特征在于，所述传动系统(4)包括电机(41)、电机轴(42)、小圆锥齿轮(43)、大圆锥齿轮(44)、销轴a(45)、电池(46)及曲柄滑块机构，所述小圆锥齿轮(43)、大圆锥齿轮(44)、销轴a(45)及曲柄滑块机构位于所述齿轮箱(11)中，所述电机(41)与电池(46)连接，并通过电机轴(42)穿过齿轮箱(11)与小圆锥齿轮(43)连接，所述小圆锥齿轮(43)与大圆锥齿轮(44)啮合，所述大圆锥齿轮(44)通过销轴a(45)与齿轮箱(11)右侧立面以转动副连接，并通过曲柄滑块机构与左扑翼系统(2)、右扑翼系统(3)连接。
3.根据权利要求2所述的一种微型仿昆虫高频扑翼飞行器，其特征在于，所述左扑翼系统(2)包括左连杆(21)、左摇杆(22)、左双向垂直铰接滑块(23)、左扑翼(24)及销轴(25)，所述左连杆(21)通过销轴(25)与左支架(12)以转动副连接，所述左摇杆(22)一端通过销轴(25)与左连杆(21)以转动副连接，另一端通过销轴(25)与左双向垂直铰接滑块(23)以转动副连接，所述左双向垂直铰接滑块(23)与左垂直滑槽(13)以移动副连接，所述左扑翼(24)与左摇杆(22)固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种微型仿昆虫高频扑翼飞行器，其特征在于，所述右扑翼系统(3)包括右连杆(31)、右摇杆(32)、右双向垂直铰接滑块(33)、右扑翼(34)及销轴(35)，所述右连杆(31)通过销轴(35)与右支架(14)以转动副连接，所述右摇杆(32)一端通过销轴(35)与右连杆(31)以转动副连接，另一端通过销轴(35)与右双向垂直铰接滑块(33)以转动副连接，所述右双向垂直铰接滑块(33)与右垂直滑槽(15)以移动副连接，所述右扑翼(34)与右摇杆(32)固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种微型仿昆虫高频扑翼飞行器，其特征在于，所述曲柄滑块机构包括曲柄(401)、连杆(402)、销轴b(403)及销轴c(404)，所述曲柄(401)一端通过销轴c(404)与大圆锥齿轮(44)固定连接，另一端通过销轴b(403)与齿轮箱(11)左侧立面以转动副连接，所述连杆(402)一端通过销轴c(404)与大圆锥齿轮(44)、曲柄(401)以转动副连接，另一端两侧面分别与左双向垂直铰接滑块(23)、右双向垂直铰接滑块(33)连接。
6.根据权利要求2所述的一种微型仿昆虫高频扑翼飞行器，其特征在于，所述尾翼系统(5)包括垂直安立面(51)、水平安立面(52)、方向舵(53)、升降舵(54)、方向舵机(55)、升降舵机(56)及控制模块(57)，所述垂直安立面(51)与水平安立面(52)垂直连接，所述方向舵(53)与垂直安立面(51)活动连接，所述升降舵(54)与水平安立面(52)活动连接，所述方向舵机(55)与方向舵(53)、控制模块(57)连接，所述升降舵机(56)与升降舵(54)、控制模块(57)连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310293721.1A CN104276282B (zh) | 2013-07-12 | 2013-07-12 | 一种微型仿昆虫高频扑翼飞行器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310293721.1A CN104276282B (zh) | 2013-07-12 | 2013-07-12 | 一种微型仿昆虫高频扑翼飞行器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104276282A true CN104276282A (zh) | 2015-01-14 |
| CN104276282B CN104276282B (zh) | 2016-04-27 |
Family
ID=52251732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310293721.1A Active CN104276282B (zh) | 2013-07-12 | 2013-07-12 | 一种微型仿昆虫高频扑翼飞行器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104276282B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112173100A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-01-05 | 北京理工大学 | 一种基于曲柄滑块机构的仿生扑翼机器人 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20070049271A (ko) * | 2005-11-08 | 2007-05-11 | 장일형 | 비행체의 날개 회동 장치 |
| CN101767650A (zh) * | 2009-01-06 | 2010-07-07 | 上海工程技术大学 | 一种超小型仿生扑翼飞行器 |
| US20100308158A1 (en) * | 2009-06-08 | 2010-12-09 | Konkuk University Industrial Cooperation Corp. | Flapping apparatus with large flapping angles |
| CN102211666A (zh) * | 2010-04-07 | 2011-10-12 | 上海工程技术大学 | 一种微型扑翼飞行器 |
| CN202138538U (zh) * | 2011-06-09 | 2012-02-08 | 西北工业大学 | 一种圆柱凸轮扑翼驱动机构 |
| CN202987502U (zh) * | 2012-09-10 | 2013-06-12 | 胡学文 | 扑翼飞行装置 |
-
2013
- 2013-07-12 CN CN201310293721.1A patent/CN104276282B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20070049271A (ko) * | 2005-11-08 | 2007-05-11 | 장일형 | 비행체의 날개 회동 장치 |
| CN101767650A (zh) * | 2009-01-06 | 2010-07-07 | 上海工程技术大学 | 一种超小型仿生扑翼飞行器 |
| US20100308158A1 (en) * | 2009-06-08 | 2010-12-09 | Konkuk University Industrial Cooperation Corp. | Flapping apparatus with large flapping angles |
| CN102211666A (zh) * | 2010-04-07 | 2011-10-12 | 上海工程技术大学 | 一种微型扑翼飞行器 |
| CN202138538U (zh) * | 2011-06-09 | 2012-02-08 | 西北工业大学 | 一种圆柱凸轮扑翼驱动机构 |
| CN202987502U (zh) * | 2012-09-10 | 2013-06-12 | 胡学文 | 扑翼飞行装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112173100A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-01-05 | 北京理工大学 | 一种基于曲柄滑块机构的仿生扑翼机器人 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104276282B (zh) | 2016-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103612755B (zh) | 一种双节主翼仿生扑翼机 | |
| CN102211665B (zh) | 一种微型仿蜻蜓双扑翼飞行器 | |
| CN201941975U (zh) | 一种仿鸟类折翼扑翼飞行器 | |
| CN203854858U (zh) | 一种扑翼机 | |
| CN109592029B (zh) | 一种仿鸟微型扑翼飞行器 | |
| CN204323687U (zh) | 一种四翼扑翼微型飞行器 | |
| CN101633409B (zh) | 双向同步自动翻转扑翼机 | |
| CN102862677A (zh) | 一种双翼式微型仿生扑翼机 | |
| CN103482064A (zh) | 仿生扑翼飞行器 | |
| CN104229138B (zh) | 一种微型扑翼飞行器的分裂式差动尾翼操纵机构 | |
| CN108438220A (zh) | 一种多自由度仿蜻蜓扑翼飞行器及其控制方法 | |
| CN206243479U (zh) | 扑翼飞行器 | |
| CN102211666B (zh) | 一种微型扑翼飞行器 | |
| CN203558206U (zh) | 一种双节主翼仿生扑翼机 | |
| CN104369864A (zh) | 一种微型仿昆虫双旋转扑翼飞行器 | |
| CN101966870B (zh) | 一种钢丝铰接式微型扑翼飞行器驱动机构 | |
| CN108058825A (zh) | 一种可前后扫掠式的扑翼飞行器装置 | |
| CN108706100B (zh) | 仿大鸟扑翼飞行器 | |
| CN104276282B (zh) | 一种微型仿昆虫高频扑翼飞行器 | |
| CN110816827B (zh) | 一种仿生蝴蝶扑翼飞行器 | |
| CN104386252B (zh) | 一种微型仿昆虫双扑翼飞行器 | |
| CN200942872Y (zh) | 仿蜻蜓扑翼飞行器 | |
| CN203916079U (zh) | 兼具直升机功能的固定翼飞机玩具 | |
| CN202481307U (zh) | 四螺旋桨垂直起降飞机 | |
| CN106585981B (zh) | 一种仿蜻蜓双翅微型扑翼飞行器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |