CN108298076B - 一种拟态反曲张褶化翼的推进机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及仿生扑翼飞行机器人的空间机构领域,具体涉及一种拟态反曲张褶化翼的推进机构,包括控制电机机组,T型的主框座,与主框座相连的头部组、躯干组、尾部组、位于主框座两侧的翅杆以及之间相连的摇杆组;所述的控制电机机组包括翅杆控制电机和尾翼控制电机,翅杆控制电机带动摇杆组,使翅杆做挥摆运动,实现褶化翼的上下摆幅;尾翼控制电机带动尾部组做运动,实现尾翼的上下摆幅。有益效果在于:结构连动性能好,机器人飞行时动作更为连贯通畅;翅杆的运动轨迹由现有技术中的上下拍打的简单动作,升级为拟合动物飞行时类似于八字形运动轨迹,从而可以提高翼面的迎风随动性、加大隐蔽性。
Description
技术领域
本发明涉及仿生扑翼飞行机器人的空间机构领域,具体涉及一种拟态反曲张褶化翼的推进机构。
背景技术
飞行器原动推进机理是决定空中拟合姿态的关键,蝙蝠的翅膀极具动态,远超过鸟类和昆虫。它们所进化的生物铰合使其翅膀能改变成许多不同的形状,从而极具气动力和机动性。现有原动推进机构,大多采用初级连杆组、应力线缆等方式,存在姿态拟合精度低、作业惯动性大、翼面迎风随动性差等缺点。
现有技术采用初级连杆组、应力线缆等结构方式,存在平台搭载性差、结构拟合度低、随动性低、作业惯动性大、翼面迎风随动性差等缺点。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的目的在于提供一种拟态反曲张褶化翼的推进机构,使其能够在进行推进及航行作业时,增加自身空气动力表现,通过生物姿态拟合执行端和拍节耦合,降低作业惯动性,提高翼面迎风随动性、加大隐蔽性,可控性和快速追踪等作业能力,增强可维护性。
本发明为实现上述目的,通过以下技术方案实现:
一种拟态反曲张褶化翼的推进机构,包括控制电机机组,T型的主框座,与主框座相连的头部组、躯干组、尾部组、位于主框座两侧的翅杆以及之间相连的摇杆组;所述的控制电机机组包括翅杆控制电机和尾翼控制电机,翅杆控制电机带动摇杆组,使翅杆做挥摆运动,实现褶化翼的上下摆幅;尾翼控制电机带动尾部组做运动,实现尾翼的上下摆幅。
优选方案如下:
所述的躯干组包括依次与头部组中的头部杆相连的颈接杆、脊部杆,所述的脊部杆与尾部组的尾杆相连。
主框座的颈部向下弯折,并且T型两外端向尾部弯折,末端通过球套环与两侧的翅杆相连;主框座的尾部设置有与其T型横向平行的短横杆,短横杆的两侧上由内向外分别固定设置有内基板和外基板,且内基板和外基板组合的侧视图呈V型。
所述摇杆组包括颈接杆、脊部杆、头部杆、尾杆、翅杆、短横杆、颈接杆、支接杆、反撑杆、反叉定杆、反叉连杆、反叉摇杆、基础回旋杆、过渡斜接连杆、基础过渡连接杆、基础曲柄件、基础摇杆、基础定接连杆、基础动接连杆;二级回旋角杆、二级回旋角延伸杆、二级上连架杆、二级下连架杆、二级延伸摇杆、二级摇杆、二级动接连杆、二级后连杆、二级后接摇杆、二级延伸连杆;三级反叉摇杆、三级反叉接杆;四级反叉接杆、四级反叉连杆。
内基板与基础回旋杆、基础过渡连接杆以及二级回旋角杆首尾相连;其中,二级回旋角杆的首部与基础过渡连接杆的尾部以及二级上连架杆的首部销轴相连;二级回旋角杆的尾部与外基板销轴相连;同时,外基板通过与二级回旋角延伸杆与二级下连架杆的首部销轴相连;所述的二级下连架杆与二级延伸摇杆、四级反叉接杆、四级反叉连杆首尾相连,其中,四级反叉连杆的尾部通过端球杆环与翅杆和三级反叉摇杆的尾部相连;所述的三级反叉摇杆通过三级反叉接杆与二级上连架杆的尾部相连;其中,三级反叉摇杆与二级延伸摇杆中部通过销轴相连;其中,三级反叉摇杆与三级反叉接杆位于二级延伸摇杆的两侧;二级延伸摇杆与二级上连架杆销轴相连。
主框座的颈部一侧固定凸出有销轴,销轴上连接有可在竖直平面运动的脊部杆、支接杆、颈接杆以及二级摇杆;所述的支接杆通过反撑杆与头部杆的中部销轴相连;所述的脊部杆上与基础摇杆和基础定接连杆轴销相连;基础定接连杆通过基础曲柄件、基础动接连杆与基础摇杆首尾相连成四边形;其中,基础摇杆、基础动接连杆与过渡斜接连杆销轴相连;过渡斜接连杆与二级动接连杆、二级后连杆销轴相连;二级后连杆通过二级后接摇杆与脊部杆销轴相连;其中,脊部杆末端与二级后接摇杆、二级延伸连杆、反叉定杆销轴相连;脊部杆末端通过二级延伸连杆与尾杆相连,反叉定杆通过反叉连杆、反叉摇杆与尾杆相连。
端球杆环垂直方向上位于躯干组外。
三级反叉摇杆、三级反叉接杆与二级上连架杆的长度比为:63.3~64.5:47.6~48.7:62.5~64.6。
二级回旋角杆、二级回旋角延伸杆、基础回旋杆与基础过渡连接杆的长度比为:13.4~14.8:13.3~14.6:7.8~8.4:10.3~11.6。
基础摇杆与基础定接连杆、基础曲柄件、基础动接连杆的长度比为:47.5~49.1:45.7~47.2:4.3~6.2:65.4~67.1。
反叉定杆与脊部杆之间所呈的角度范围为104.7~106.3°;基础定接连杆与脊部杆之间所呈的角度范围为50.7~52.1°。
工作原理如下:本机构中的控制电机机组,包括两种,一种为翅杆控制电机,翅杆控制电机带动摇杆组,使翅杆做挥摆运动,实现褶化翼的上下摆幅;另一种为尾翼控制电机,尾翼控制电机带动尾部组做运动,实现尾翼的上下摆幅。控制电机机组不限定在本机构上的具体位置,也可以在本机构之外的控制电机来控制本机构的相关运动。
同时,根据仿生扑翼飞行机器人的飞行动态,可以通过相关传感器来监测风向以及风速,然后通过控制芯片发送相关指令给各处的控制电机,从而控制机器人进行前行、俯冲或上升等动作,该套传动装置的效用是使翅膀在运动中形成褶皱变化,优化翅膀迎风的性能。
对比与现有技术,本发明有益效果在于:结构连动性能好,机器人飞行时动作更为连贯通畅;其中连杆等机构采用仿鸟骨中空设置,可以降低机构本身的重量;翅杆的运动轨迹由现有技术中的上下拍打的简单动作,升级为拟合动物飞行时类似于八字形运动轨迹,从而可以提高翼面的迎风随动性、加大隐蔽性,可控性和快速追踪等作业能力,机器人飞行过程中的观赏性更强,推进动力更明显。
附图说明
图1是本发明结构的立体示意图;
图2是本发明结构的俯视图;
图3是本发明结构的局部放大示意图;
图4是本发明结构的局部放大示意图;
图5是本发明曲张运动的运动简图;
图6是本发明扑翼运动的运动简图。
附图中所示标号:1、主框座,2、翅杆,3、头部杆,4、颈接杆,5、脊部杆,6、尾杆,7、球套环,8、内基板,9、外基板,10,基础回旋杆,11、基础过渡连接杆,12、二级回旋角杆,13、二级上连架杆,14、二级回旋角延伸杆,15、二级下连架杆,16、二级延伸摇杆,17、四级反叉接杆,18、四级反叉连杆,19、端球杆环,20、三级反叉摇杆,21、三级反叉接杆,22、支接杆,23、二级摇杆,24、反撑杆,25、基础摇杆,26、基础定接连杆,27、基础曲柄件,28、基础动接连杆,29、过渡斜接连杆,30、二级动接连杆,31、二级后连杆,32、二级后接摇杆,33、反叉连杆,34、反叉摇杆,35、反叉定杆,36、二级延伸连杆。
具体实施方式
结合附图和具体实施例,对本发明作进一步说明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
实施例1:
一种拟态反曲张褶化翼的推进机构,包括控制电机机组,T型的主框座1,与主框座1相连的头部组、躯干组、尾部组、位于主框座两侧的翅杆2以及之间相连的摇杆组;所述的控制电机机组包括翅杆控制电机和尾翼控制电机,翅杆控制电机带动摇杆组,使翅杆2做挥摆运动,实现褶化翼的上下摆幅;尾翼控制电机带动尾部组做运动,实现尾翼的上下摆幅。
所述的躯干组包括依次与头部组中的头部杆3相连的颈接杆4、脊部杆5,所述的脊部杆5与尾部组的尾杆6相连。
主框座1的颈部向下弯折,并且T型两外端向尾部弯折,末端通过球套环7与两侧的翅杆2相连;主框座1的尾部设置有与其T型横向平行的短横杆,短横杆的两侧上由内向外分别固定设置有内基板8和外基板9,且内基板8和外基板9组合的侧视图呈V型。
内基板8与基础回旋杆10、基础过渡连接杆11以及二级回旋角杆12首尾相连;其中,二级回旋角杆12的首部与基础过渡连接杆11的尾部以及二级上连架杆13的首部销轴相连;二级回旋角杆12的尾部与外基板9销轴相连;同时,外基板9通过与二级回旋角延伸杆14与二级下连架杆15的首部销轴相连;所述的二级下连架杆15与二级延伸摇杆16、四级反叉接杆17、四级反叉连杆18首尾相连,其中,四级反叉连杆18的尾部通过端球杆环19与翅杆2和三级反叉摇杆20的尾部相连;所述的三级反叉摇杆20通过三级反叉接杆21与二级上连架杆13的尾部相连;其中,三级反叉摇杆20与二级延伸摇杆16中部通过销轴相连;其中,三级反叉摇杆20与三级反叉接杆21位于二级延伸摇杆16的两侧;二级延伸摇杆16与二级上连架杆13销轴相连。
主框座1的颈部一侧固定凸出有销轴,销轴上连接有可在竖直平面运动的脊部杆5、支接杆22、颈接杆4以及二级摇杆23;所述的支接杆22通过反撑杆24与头部杆3的中部销轴相连;所述的脊部杆5上与基础摇杆25和基础定接连杆26轴销相连;基础定接连杆26通过基础曲柄件27、基础动接连杆28与基础摇杆25首尾相连成四边形;其中,基础摇杆25、基础动接连杆28与过渡斜接连杆29销轴相连;过渡斜接连杆29与二级动接连杆30、二级后连杆31销轴相连;二级后连杆31通过二级后接摇杆32与脊部杆5销轴相连;其中,脊部杆5末端与二级后接摇杆32、二级延伸连杆36、反叉定杆35销轴相连;脊部杆5通过二级延伸连杆36与尾杆6相连,反叉定杆35通过反叉连杆33、反叉摇杆34与尾杆6相连。
端球杆环19垂直方向上位于躯干组外。
实施例2:
采用实施例1中的结构,其中,
三级反叉摇杆20、三级反叉接杆21与二级上连架杆13的长度比为:63.3:48.7:62.5。
二级回旋角杆12、二级回旋角延伸杆14、基础回旋杆10与基础过渡连接杆11的长度比为:14.8:13.3:8.4:10.3。
基础摇杆25与基础定接连杆26、基础曲柄件27、基础动接连杆28的长度比为:49.1:45.7:6.2:65.4。
反叉定杆35与脊部杆5之间所呈的角度范围为106.3°;基础定接连杆26与脊部杆5之间所呈的角度范围为50.7°。
实施例3:
采用实施例1中的结构,其中,
三级反叉摇杆20、三级反叉接杆21与二级上连架杆13的长度比为:64.5:47.6:64.6。
二级回旋角杆12、二级回旋角延伸杆14、基础回旋杆10与基础过渡连接杆11的长度比为:13.4:14.6:7.8:11.6。
基础摇杆25与基础定接连杆26、基础曲柄件27、基础动接连杆28的长度比为:47.5:47.2:4.3:67.1。
反叉定杆35与脊部杆5之间所呈的角度范围为104.7°;基础定接连杆26与脊部杆5之间所呈的角度范围为52.1°。
实施例4:
采用实施例1中的结构,其中,
三级反叉摇杆20、三级反叉接杆21与二级上连架杆13的长度比为:64:48:63。
二级回旋角杆12、二级回旋角延伸杆14、基础回旋杆10与基础过渡连接杆11的长度比为:14:13.5:8:11。
基础摇杆25与基础定接连杆26、基础曲柄件27、基础动接连杆28的长度比为:48:46:5:66。
反叉定杆35与脊部杆5之间所呈的角度范围为105°;基础定接连杆26与脊部杆5之间所呈的角度范围为51°。
工作原理如下:本机构中的控制电机机组,包括两种,一种为翅杆控制电机,设置在基础曲柄件27侧部,翅杆控制电机带动摇杆组,使翅杆2做挥摆运动,实现褶化翼的上下摆幅;另一种为尾翼控制电机,设置在基础回旋杆10侧部,尾翼控制电机带动尾部组做运动,实现尾翼的上下摆幅。
同时,根据仿生扑翼飞行机器人的飞行动态,可以通过相关传感器来监测风向以及风速,然后通过控制芯片发送相关指令给各处的控制电机,从而控制机器人进行前行、俯冲或上升等动作,该套传动装置的效用是使翅膀在运动中形成褶皱变化,优化翅膀迎风的性能。
其中,曲张运动的轨迹为:翅杆控制电机驱使基础曲柄件27连续旋转,由此带动基础动接连杆28产生往复的推动动作,然后引起过渡斜接连杆29和基础摇杆25的往复摇动,二级后连杆31被过渡斜接连杆29带动产生往复推动行为,二级后连杆31引起二级后接摇杆32和二级延伸连杆36的往复摇动,由此带动反叉定杆35以及反叉摇杆34的运动,最终使尾杆6产生摆幅的运动轨迹。
扑翼运动的轨迹为:尾翼控制电机驱使基础回旋杆10连续旋转,由此带动基础过渡连接杆11产生往复的推动动作,进而引起二级回旋角杆12和二级回旋角延伸杆14的往复转动,二级上连架杆13和二级下连架杆15被顺级带动,从而进行往复的摆转运动,二级延伸摇杆16和三级反叉接杆21由此产生转摆运动,由此带动三级反叉摇杆20、四级反叉接杆17平转运动,三级反叉摇杆20、四级反叉接杆17以及翅杆2的运动在端球杆环19形成了动作耦合,最终使翅杆2的尖端产生挥摆动作,产生类似于八字形的运动轨迹。
对比与现有技术,本发明有益效果在于:结构连动性能好,机器人飞行时动作更为连贯通畅;其中连杆等机构采用仿鸟骨中空设置,可以降低机构本身的重量;翅杆的运动轨迹由现有技术中的上下拍打的简单动作,升级为拟合动物飞行时类似于挥摆的八字形运动轨迹,从而可以提高翼面的迎风随动性、加大隐蔽性,可控性和快速追踪等作业能力,机器人飞行过程中的观赏性更强,推进动力更明显。
Claims (8)
1.一种拟态反曲张褶化翼的推进机构,包括控制电机机组,所述的控制电机机组包括翅杆控制电机和尾翼控制电机,翅杆控制电机带动摇杆组,使翅杆做挥摆运动,实现褶化翼的上下摆幅;尾翼控制电机带动尾部组做运动,实现尾翼的上下摆幅,其特征在于:T型的主框座,与主框座相连的头部组、躯干组、尾部组、位于主框座两侧的翅杆以及之间相连的摇杆组;
所述的躯干组包括依次与头部组中的头部杆相连的颈接杆、脊部杆,所述的脊部杆与尾部组的尾杆相连;
主框座的颈部向下弯折,并且T型两外端向尾部弯折,末端通过球套环与两侧的翅杆相连;主框座的尾部设置有与其T型横向平行的短横杆,短横杆的两侧上由内向外分别固定设置有内基板和外基板,且内基板和外基板组合的侧视图呈V型;
所述摇杆组包括颈接杆、脊部杆、头部杆、尾杆、翅杆、短横杆、颈接杆、支接杆、反撑杆、反叉定杆、反叉连杆、反叉摇杆、基础回旋杆、过渡斜接连杆、基础过渡连接杆、基础曲柄件、基础摇杆、基础定接连杆、基础动接连杆;二级回旋角杆、二级回旋角延伸杆、二级上连架杆、二级下连架杆、二级延伸摇杆、二级摇杆、二级动接连杆、二级后连杆、二级后接摇杆、二级延伸连杆;三级反叉摇杆、三级反叉接杆;四级反叉接杆、四级反叉连杆。
2.根据权利要求1所述的一种拟态反曲张褶化翼的推进机构,其特征在于:内基板与基础回旋杆、基础过渡连接杆以及二级回旋角杆首尾相连;其中,二级回旋角杆的首部与基础过渡连接杆的尾部以及二级上连架杆的首部销轴相连;二级回旋角杆的尾部与外基板销轴相连;同时,外基板通过与二级回旋角延伸杆与二级下连架杆的首部销轴相连;所述的二级下连架杆与二级延伸摇杆、四级反叉接杆、四级反叉连杆首尾相连,其中,四级反叉连杆的尾部通过端球杆环与翅杆和三级反叉摇杆的尾部相连;所述的三级反叉摇杆通过三级反叉接杆与二级上连架杆的尾部相连;其中,三级反叉摇杆与二级延伸摇杆中部通过销轴相连;其中,三级反叉摇杆与三级反叉接杆位于二级延伸摇杆的两侧;二级延伸摇杆与二级上连架杆销轴相连。
3.根据权利要求1所述的一种拟态反曲张褶化翼的推进机构,其特征在于:主框座的颈部一侧固定凸出有销轴,销轴上连接有可在竖直平面运动的脊部杆、支接杆、颈接杆以及二级摇杆;所述的支接杆通过反撑杆与头部杆的中部销轴相连;所述的脊部杆上与基础摇杆和基础定接连杆轴销相连;基础定接连杆通过基础曲柄件、基础动接连杆与基础摇杆首尾相连成四边形;其中,基础摇杆、基础动接连杆与过渡斜接连杆销轴相连;过渡斜接连杆与二级动接连杆、二级后连杆销轴相连;二级后连杆通过二级后接摇杆与脊部杆销轴相连;其中,脊部杆末端与二级后接摇杆、二级延伸连杆、反叉定杆销轴相连;脊部杆通过二级延伸连杆与尾杆相连,反叉定杆通过反叉连杆、反叉摇杆与尾杆相连。
4.根据权利要求2所述的一种拟态反曲张褶化翼的推进机构,其特征在于:端球杆环垂直方向上位于躯干组外。
5.根据权利要求2所述的一种拟态反曲张褶化翼的推进机构,其特征在于:三级反叉摇杆、三级反叉接杆与二级上连架杆的长度比为:63.3~64.5:47.6~48.7:62.5~64.6。
6.根据权利要求2所述的一种拟态反曲张褶化翼的推进机构,其特征在于:二级回旋角杆、二级回旋角延伸杆、基础回旋杆与基础过渡连接杆的长度比为:13.4~14.8:13.3~14.6:7.8~8.4:10.3~11.6。
7.根据权利要求3所述的一种拟态反曲张褶化翼的推进机构,其特征在于:基础摇杆与基础定接连杆、基础曲柄件、基础动接连杆的长度比为:47.5~49.1:45.7~47.2:4.3~6.2:65.4~67.1。
8.根据权利要求3所述的一种拟态反曲张褶化翼的推进机构,其特征在于:反叉定杆与脊部杆之间所呈的角度范围为104.7~106.3°;基础定接连杆与脊部杆之间所呈的角度范围为50.7~52.1°。
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Denomination of invention: A propulsion mechanism of simulated deconvolution folded wing Effective date of registration: 20220127 Granted publication date: 20210824 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Qingdao Sifang sub branch Pledgor: QINGDAO ZHONGKEHUIJU CULTURE CREATIVITY CO.,LTD. Registration number: Y2022370010020 |