CN108860596B - 一种仿蝗虫弹跳起飞的扑翼机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种仿蝗虫弹跳起飞的扑翼机器人，能够实现平稳起跳、弹跳过程不发生翻转、落地后姿态稳定，并能够调整起跳角度、飞行角度的扑翼机器人，从而不仅可以解决自主起飞的问题，而且还可以解决扑翼机降落着陆问题，大大提高扑翼机的实用价值，并可以通过远程遥控在复杂环境下完成任务。

Description

一种仿蝗虫弹跳起飞的扑翼机器人

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及一种仿蝗虫弹跳起飞的扑翼机器人，具体涉及一种可实现自主调节身体起跳角度、弹跳起飞以及调整飞行方向的扑翼机器人，主要用在复杂环境或军事侦察、搜救和测绘、战场探测、近身反恐、集群攻击与干扰等场景。

背景技术

扑翼飞行是飞行动物在经历亿万年生物进化后行程的一种飞行方式，近百万中鸟类与昆虫选择了扑翼飞行，说明扑翼飞行是最优的飞行方式。研究表明，扑翼机器人相比固定翼和旋翼机器人具有高效性、灵活性和隐蔽性等特点，由于扑翼机可用于军事侦察、观测、电子干扰、目标追踪、核生化取样、甚至防御和进攻以及民用监测、搜救、测绘、调查等，所以扑翼机的研究成为了热点。但是，目前的扑翼机还存在重大缺陷，它不能自主起飞，往往依靠操控者选择位置进行抛投或者依靠起落架等辅助设备实现起飞，并且扑翼机的降落也是一个问题，不能实现稳定降落限制了扑翼机的实用性。如果能解决这些问题，将大大提高扑翼机的实用价值。

弹跳是许多昆虫和动物都具有的运动功能，弹跳运动帮助它们捕捉猎物、躲避天敌以及辅助飞行，并且在复杂地形它们越障能力强、跳跃速度快、地面适应性强，因此，仿生弹跳机器人相比于轮式和履带式机器人具有更强的运动能力。蝗虫因拥有远超过其他生物的跳跃能力、躯体构造更小巧轻盈，从而为机器人微型化设计提供很重要的仿生参考价值，基于弹跳的仿蝗虫扑翼机器人不仅可以解决自主起飞的问题，而且还可以解决扑翼机降落着陆问题，扑翼运动可以借助弹跳运动获得一定的初速度和高度，更易于起飞；弹跳运动可以借助扑翼运动实现起跳姿态控制以及软着陆。

为了使弹跳机器人获得更实用、更有效的使用功能，在弹跳机器人上增加一个扑翼机构，这样不仅有利于弹跳机器人稳定起跳，而且利用扑翼有助于弹跳机器人稳定落地，弹跳机器人的功能显著增强，无论在科学研究还是军工应用上，都有重要价值。

已有的中国专利CN102923303B提出“一种自主起飞和着陆的扑翼飞行器及其控制方法”与本发明相近。该发明提供一种自主起飞与着陆的扑翼飞行器，包括飞行装置、弹跳装置和控制装置，其飞行装置包括一对机翼与一个尾翼，只能实现扑翼而不能实现飞行方向调节，其弹跳机构采用扭簧与记忆合金弹簧形式，由于记忆合金响应速度慢，更易达到疲劳强度，并且弹跳机构相对整体重量偏大，因此该飞行器效率低。

已有的中国专利CN200910263292.7提出“可自主跳跃式起飞的滑翔机器人”与本发明相近。该发明提供一种可自主跳跃式起飞的滑翔机器人，包括机架以及设置在机架上的弹跳装置、滑翔装置、驱动装置，其弹跳装置采用凸轮、齿轮与扭簧的形式，并安装在机架上，该装置不仅复杂笨重，而且齿轮传动复杂，能量利用率低，耗能较大，因此该专利实用性低，实现可能性低。

因此，本发明专利针对扑翼机器人自主起飞提出设计一种机构简单、重量轻、能量利用率高，具备调整起跳角度、弹跳起飞与调整飞行方向的扑翼机器人，不仅可以应用在特殊环境下，比如在抢险救灾中现场搜救，外星球地面探索，还可以应用到军事上，比如深入到危险地带侦察情报，甚至可以携带小型生化武器。

发明内容

本发明解决的技术问题是：本发明的目的在于提供一种基于蝗虫研究，能够实现平稳起跳、弹跳过程不发生翻转、落地后姿态稳定，并能够调整起跳角度、飞行角度的扑翼机器人，从而不仅可以解决自主起飞的问题，而且还可以解决扑翼机降落着陆问题，大大提高扑翼机的实用价值，并可以通过远程遥控在复杂环境下完成任务。

本发明的技术方案是：一种仿蝗虫弹跳起飞的扑翼机器人，包括电源2、控制系统3、一对翅膀组件、尾翼49、连接架1、扭簧9、第一传动系统、第二传动系统和两组对称的弹跳组件；所述弹跳组件包括底座24、绞线11、连接件10第一连接杆18、第二连接杆12和第三连接杆50，底座上设有第一传动系统；第一连接杆18一端与第一传动系统连接，第二连接杆12一端和第三连接杆50一端分别与固定在第一连接杆18连接件铰接；第二连接杆12另一端和第三连接杆50另一端与连接架侧壁铰接；其中第二连接杆12、第三连接杆50、第一连接杆18位于第二连接杆12和第三连接杆50之间的部分，连接架侧壁位于第二连接杆12和第三连接杆50之间的部分构成平行四边形机构；扭簧9一端连接到连接架上孔内，另一端与第二连接杆12侧壁连接；所述第二传动系统包括减速电机28、第一锥形齿轮29、第二锥形齿轮30、棘爪止回齿轮组31、弹跳齿轮32、卷线轮33和摇杆35；第一锥形齿轮29固定在电机28输出轴上，第一锥形齿轮29和第二锥形齿轮30相互啮合，且轴线相互垂直；第二锥形齿轮与棘爪止回齿轮组31固定在同一个齿轮轴上，当电机正转时第二锥形齿轮带动缺齿齿轮38转动，当电机反转时缺齿齿轮不转动；当缺齿齿轮转动时带动弹跳齿轮32转动，所述的弹跳齿轮与卷线轮固定在弹跳齿轮轴36上，弹跳齿轮转动带动卷线轮33转动，从而通过缩短绞线11长度而使连接架1平行于第一连接杆18向下移动，扭簧9积蓄能量，当缺齿齿轮与弹跳齿轮啮合到缺齿处时，卷线轮上的绞线释放，扭簧释快速释放能量，机器人起跳；在起跳瞬间，电机28反转缺齿齿轮停止转动，从而使弹跳运动停止，此时机器人只有扑翼运动在继续，从而实现机器人起飞，并通过控制尾翼上舵机46来控制飞行方向。

本发明的进一步技术方案是：所述的棘爪止回机构31包括缺齿齿轮38、轴承39、齿轮轴34、固结在齿轮轴上的圆盘40、圆盘上的弧形槽41、缺齿齿轮上的圆形槽42、止回块43、棘爪44以及铆钉45；所述的轴承安装在缺齿齿轮的中心孔处；所述的扑翼齿轮轴34安装在轴承里，并且扑翼齿轮轴带动轴承一起转动；所述的圆盘固定扑翼齿轮轴上，所述的圆盘上有弧形槽，可以使棘爪沿着弧形槽转动；所述的棘爪通过铆钉安装到弧形槽里，并且棘爪在弧形槽里的部分比伸出弧形槽的部分重；所述的铆钉穿过棘爪固定在圆盘上；所述的止回块固定在缺齿齿轮上，从而使棘爪在电机正转时推动止回块进而推动缺齿齿轮转动，而在电机反转时棘爪不能推动止回块进而不能推动缺齿齿轮转动。

本发明的进一步技术方案是：所述的扑翼齿轮轴两端弯曲为U型，每端都与一个摇杆相连，摇杆的另一端安装在前缘架上。

本发明的进一步技术方案是：所述一对翅膀组件分别安装在连接架1的两侧，它包括翅面4、连接装置5，前缘架6、连杆7；所述的连杆位于连接架1的上端，它与连接架固连在一起，连杆的前端固定一个圆柱8；所述的连接装置一端用来固定翅膀的前缘架6，另一端通过连接装置上的圆孔安装在连杆的圆柱上，从而把连杆与前缘架连接在一起。

本发明的进一步技术方案是：所述翅膀连接装置5一端为带孔的方形柱，另一端为一个圆环，所述的前缘架插入到方形柱的圆孔内，圆环连接到连杆前端的圆柱上。

本发明的进一步技术方案是：所述第一传动系统包括调节舵机22和舵盘23；所述舵盘与第一连接杆18铰接，所述舵机的输出轴穿过两个第一连接杆接头圆孔从而连接到底座固定块27上；所述的舵盘通过连杆连接到其中的一个第一连接杆接头19上，从而能通过舵机控制小腿前后转动。

本发明的进一步技术方案是：所述尾翼包括舵机46、螺旋桨47、安装架48、尾翼架49；所述的尾翼架安装在连接架上，所述的安装架位于尾翼架的末端，所述的舵机安装在安装架上，所述的螺旋桨安装在舵机上。

本发明的进一步技术方案是：所述连接架为一个整体，用来固定减速电机、给定齿轮组的安装位置、安装第二连接杆与第三连接杆以及连接两个翅膀前缘架。

发明效果

(1)本发明所设计的一对弹跳组件能够实现弹跳起飞的机器人自主起飞，摆脱被动放飞的限制，本发明采用平行四连杆结构能够使弹跳机器人稳定起跳，可以使扑翼机器人借助弹跳运动获得一定的初速度和高度，使扑翼机更好的起飞。

(2)本发明采用仿蝗虫的腿部的由底座、绞线、连接件、第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆以及扭簧组成的弹跳组件，由电机、缺齿齿轮与滑轮组成的第二传动系统，并采用实用轻便的材料使机器人机构简单、仿生性高、实用性高。

(3)本发明的第一传动系统在弹跳机器人起跳前能够调节身体角度，使机器人按照设定角度起跳，从而控制机器人的弹跳方向以及弹跳距离与高度。

(4)本发明所设计的第二传动系统通过单个电机能够实现机器人的弹跳与扑翼运动，不仅能够减轻机器人自身重量更有利于飞行，而且简化了机器人的驱动系统，使驱动更可控。

(5)本发明所采用的尾翼利用安装在舵机上的螺旋桨能够改变扑翼机器人的飞行方向。

附图说明

图1是本发明实施例的整体机构示意图

图2是图1的侧视图

图3是连接架示意图

图4是图2的弹跳组件示意图

图5是第二连接杆、第三连接杆示意图

图6是第一连接杆示意图

图7是第一传动系统示意图

图8是图1去掉翅膀与尾翼的后视图

图9是图8的局部示意图

图10是图9去掉连接架后的示意图

图11是棘爪止回齿轮组的前、侧、后视图

1、附图标记说明：1.连接架，2.电源，3.控制系统，4.翅面，5.翅膀连接装置，6.前缘架，7.翅膀连杆，8.连杆圆柱，9.扭簧，10.连接件，11.绞线，12.第二连接杆，13.碳纤棒，14.壳体，15.壳体圆孔，16.第二连接杆上扭簧连接孔，17.扭簧固定轴，18.第一连接杆，19.接头，20.接头圆孔，21.连接杆，22.调节舵机，23.舵盘，24.底座，25.调节舵机输出轴，26.支撑杆，27.底座固定块，28.电机，29.第一锥形齿轮，30.第二锥形齿轮，31.棘爪止回齿轮组，32.弹跳齿轮，33.卷线轮，34.扑翼齿轮轴，35.摇杆，36.弹跳齿轮轴，37.电机固定座，38.缺齿齿轮，39.轴承，40.圆盘，41.圆盘上的弧形槽，42.缺齿齿轮上的圆形槽，43.止回块，44.棘爪，45.铆钉，46.尾翼舵机，47.螺旋桨，48.安装架，49.尾翼，50.第三连杆。

具体实施方式

参见图1-图11，本发明专利的技术方案为一种仿蝗虫弹跳起飞的扑翼机器人，包括电源(2)、控制系统(3)、一对翅膀组件、尾翼(49)、连接架(1)、扭簧(9)、第一传动系统、第二传动系统和两组对称的弹跳组件。其特征在于：所述的一对翅膀组件安装在连接架的两侧，它包括翅面、连接装置，前缘架、连杆，所述的连杆位于连接架的上端与连接架固结为一体，连杆的前端固定一个圆柱，所述的连接装置一端用来固定翅膀的前缘架，另一端通过连接装置上的圆孔安装在连杆的圆柱上，所述的连杆与前缘架都采用碳纤棒，所述的翅面分别用粘结剂粘到连杆与前缘架上；

所述的两组对称的弹跳组件底座、绞线、连接件第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆，底座上设有第一传动系统；第二连接杆与第三连接杆长度相同，两端都留有圆形孔，一端通过圆孔连接到连接架上，另一端通过圆孔连接到第一连接杆的连接件上，所述的第一连接杆由碳纤棒与3D打印接头组成，接头的末端留有圆形孔，第一连接杆的一端穿过两个连接件与第二连接杆、第三连接杆连接一起，第一连接杆接头一端通过圆孔连接在调节舵机的输出轴上，其中第二连接杆(12)、第三连接杆(50)、第一连接杆(18)位于第二连接杆(12)和第三连接杆(50)之间的部分，连接架侧壁位于第二连接杆(12)和第三连接杆(50)之间的部分构成平行四边形机构，所述的绞线一端连接到调节舵机的输出轴上，另一端连接到卷线轮上；

所述的第一传动系统安装在弹跳机器人的底座上，它包括一个舵机、舵盘、底座以及支撑杆，所述的舵机安装在底座上，所述的舵盘安装在舵机上，所述舵机的输出轴穿过两个小腿接头圆孔从而连接到两个小腿上，所述的舵盘通过连杆连接到其中的一个小腿接头上，从而能通过舵机控制小腿前后转动，进而控制弹跳机器人的起跳角度调节；

所述的第二传动系统包括电机、电机输出轴上第一锥形齿轮、第二锥形齿轮、棘爪止回齿轮组、弹跳齿轮、卷线轮、扑翼齿轮轴、摇杆以及弹跳齿轮轴，所述的电机安装在连接架上，所述的第一锥形齿轮固定在电机的输出轴上，所述的第二锥形齿轮与第一锥形齿轮啮合，所述的第二锥形齿轮与棘爪止回齿轮组都固定在扑翼齿轮轴上，并通过扑翼齿轮轴安装在连接架上，所述的扑翼齿轮轴两端弯曲为U型，每端都与一个摇杆相连，摇杆的另一端安装在前缘架上，所述的棘爪止回齿轮组包括缺齿齿轮、轴承、齿轮轴、固结在齿轮轴上的圆盘、圆盘上的弧形槽、缺齿齿轮上的圆形槽、止回块、棘爪以及铆钉，所述的轴承安装在缺齿齿轮的中心孔处，所述的扑翼齿轮轴安装在轴承里，并且扑翼齿轮轴带动轴承一起转动，所述的圆盘固定扑翼齿轮轴上，所述的圆盘上有弧形槽，可以使棘爪沿着弧形槽转动，所述的棘爪通过铆钉安装到弧形槽里，并且棘爪在弧形槽里的部分比伸出弧形槽的部分重，所述的铆钉穿过棘爪固定在圆盘上，所述的缺齿齿轮以中心为原点沿径向挖出一个圆形槽，所述的止回块固定在圆形槽壁上，从而使棘爪在电机正转时推动止回块进而推动缺齿齿轮转动，而在电机反转时棘爪不能推动止回块进而不能推动缺齿齿轮转动，所述的弹跳齿轮通过弹跳齿轮轴安装在连接架上，并且弹跳齿轮与棘爪止回机构的缺齿齿轮啮合，所述的卷线轮与弹跳齿轮一起固定在弹跳齿轮轴上，并且通过弹跳齿轮轴把弹跳齿轮与卷线轮安装到连接架上，所述的绞线一端固定在卷线轮上，另一端连接到小腿接头的圆孔上，所述的电源与控制电路相连控制驱动机构以及调节机构；

所述的尾翼包括舵机、螺旋桨、安装架、尾翼架，所述的尾翼架安装在连接架上，所述的安装架位于尾翼架的末端，所述的舵机安装在安装架上，所述的螺旋桨安装在舵机上；

本发明还包括这样一些结构特征：

(1)本发明采用PLA材料与碳纤棒相结合的形式，利用3D打印机打印出空壳体，再把碳纤棒填入壳体中，这样不仅显著增强PLA强度，而且利用PLA易于制造形状复杂的产品，增强与其他机构配合性，做出符合要求产品。

(2)本发明采用两条对称弹跳组件，不仅起到弹跳作用，而且起到支撑作用，本发明采用的扑翼翅膀，不仅起到扑翼作用，而且也起到一定支撑作用。

(2)本发明在尾翼上安装螺旋桨，可以实现机器人飞行方向的调节。

(3)本发明采用的第二传动系统通过一个电机来控制机器人的弹跳和扑翼。

本发明采用PLA与碳纤棒结合形式，用电机带动齿轮与滑轮，通过绞线拉动连接架向下移动实现弹跳运动，本发明结构简单、重量轻、强度高，利用一对翅膀组件与一对弹跳组件实现机器人稳定落地以及连续弹跳，从而提高了该机器人的实用功能。

参照图1和图2的一种仿蝗虫弹跳起飞的扑翼机器人包括电源2、控制系统3、一对翅膀组件、尾翼49、连接架1、扭簧9、第一传动系统、第二传动系统和两组对称的弹跳组件；

参照图1、2、8、9、10，所述的一对翅膀组件安装在连接架1的两侧，它包括翅面4、连接装置5，前缘架6、连杆7，所述的连杆位于连接架的上端与连接架固结为一体，连杆的前端固定一个圆柱8，所述的连接装置5一端用来固定翅膀的前缘架，另一端通过连接装置上的圆环安装在翅膀连杆的圆柱上，从而把连杆与前缘架连接在一起，连接装置可绕连接架前端圆柱转动，从而带动扑翼机构的前缘架转动，实现机器人翅膀的扑动，所述的翅膀连杆与翅膀前缘架都采用碳纤棒，所述的翅面分别用粘结剂粘到连杆与前缘架上；

参照图1、2、4、8，所述的两组对称的弹跳组件底座24、绞线11、连接件10、第一连接杆18、第二连接杆12和第三连接杆50，底座上设有第一传动系统；第二连接杆与第三连接杆长度相同，两端都留有圆形孔15，一端通过圆孔连接到连接架1上，另一端通过圆孔连接到第一连接杆的连接件10上，所述的第一连接杆18由碳纤棒与3D打印接头19组成，接头的末端留有圆形孔20，第一连接杆的一端穿过两个连接件与第二连接杆、第三连接杆连接一起，第一连接杆接头一端通过圆孔连接在调节舵机的输出轴25上，其中第二连接杆(12)、第三连接杆(50)、第一连接杆(18)位于第二连接杆(12)和第三连接杆(50)之间的部分，连接架侧壁位于第二连接杆(12)和第三连接杆(50)之间的部分构成平行四边形机构，所述的绞线一端连接到调节舵机的输出轴上，另一端连接到卷线轮上；

参照图1、2、4、7，所述的第一传动系统安装在弹跳机器人的底座24上，它包括一个舵机22、舵盘23、底座24、舵机输出轴25、支撑杆26以及固定块27，所述的舵机安装在底座上，所述的舵盘安装在舵机上，所述舵机的输出轴通过小腿接头的圆孔而与小腿连接在一起，并穿过固定块与机器人另一个脚连接在一起，所述的舵盘通过连杆连接到其中一个小腿的接头上，所述机器人的另一个脚包括底座、支撑杆、固定块，所述的舵机输出轴通过两个固定块与机器人另一个小腿连接在一起，从而能通过舵机控制小腿前后转动，进而控制弹跳机器人的起跳角度调节，所述的支撑杆安装在底座上；

参照图1、2、7、8、9、10，所述的第二传动系统包括电机28、电机输出轴上第一锥形齿轮29、第二锥形齿轮30、棘爪止回齿轮组31、弹跳齿轮32、卷线轮33、扑翼齿轮轴34、摇杆35以及弹跳齿轮轴36，所述的电机安装在连接架上电机固定座37上，所述的第一锥形齿轮固定在减速电机的输出轴上，所述的第二锥形齿轮与第一锥形齿轮啮合，所述的第二锥形齿轮与棘爪止回齿轮组固定在扑翼齿轮轴上，并通过扑翼齿轮轴安装在连接架1上，所述的扑翼齿轮轴两端弯曲为U型，每端都与一个摇杆35相连，所述的摇杆两端各固定一个圆环，一端圆环安装在扑翼齿轮轴的U型端，另一端圆环安装在翅膀的前缘架6上，所述的棘爪止回机构31包括缺齿齿轮38、轴承39、齿轮轴34、固结在齿轮轴上的圆盘40、圆盘上的弧形槽41、缺齿齿轮上的圆形槽42、止回块43、棘爪44以及铆钉45，所述的轴承安装在缺齿齿轮的中心孔处，所述的扑翼齿轮轴34安装在轴承里，并且扑翼齿轮轴带动轴承一起转动，所述的圆盘固定扑翼齿轮轴上，所述的圆盘上有弧形槽，可以使棘爪沿着弧形槽转动，所述的棘爪通过铆钉安装到弧形槽里，并且棘爪在弧形槽里的部分比伸出弧形槽的部分重，所述的铆钉穿过棘爪固定在圆盘上，所述的止回块固定在缺齿齿轮上，从而使棘爪在电机正转时推动止回块进而推动缺齿齿轮转动，而在电机反转时棘爪不能推动止回块进而不能推动缺齿齿轮转动，所述的弹跳齿轮通过弹跳齿轮轴安装在连接架上，并且弹跳齿轮与棘爪止回机构的缺齿齿轮啮合，所述的卷线轮分别对称固定在弹跳齿轮轴两端，并且通过弹跳齿轮轴把弹跳齿轮与卷线轮安装到连接架上，所述的绞线一端固定在卷线轮上，另一端连接到小腿接头的圆孔20上，所述的电源2与控制系统3相连控制驱动机构以及调节机构；

参照图1、2，所述的尾翼机构包括舵机46、螺旋桨47、安装架48、尾翼架49，所述的尾翼架安装在连接架上，所述的安装架位于尾翼架的末端，所述的舵机安装在安装架上，所述的螺旋桨安装在舵机上；

本发明的工作过程：首先把机器人放置在工作环境中，通过控制系统启动弹跳扑翼机器人脚上的舵机22，通过固定在舵机上的舵盘23的转动使机器人第一连接杆转动，从而实现弹跳扑翼机器人整个身体角度的变化，等到把机器人的起跳角度设定好之后，通过控制系统使电机28正转，电机28带动电机输出轴上的第一锥形齿轮29转动，第一锥形齿轮带动与它啮合的第二锥形齿轮30转动，因为第二锥形齿轮30与棘爪止回齿轮组31都固定在扑翼齿轮轴34上，棘爪止回齿轮组的轴承39、圆盘40固定在扑翼齿轮轴上，所以第二锥形齿轮30转动带动圆盘上的棘爪44转动，所述的棘爪与固定在缺齿齿轮圆形槽上的止回块43配合，从而带动缺齿齿轮38转动，由于缺齿齿轮与弹跳齿轮32啮合，弹跳齿轮与卷线轮33固定在同一个轴上，所以缺齿齿轮的转动带动弹跳齿轮转动，弹跳齿轮转动又带动卷线轮转动，所以，固定在卷线轮上的绞线11开始随着卷线轮的转动而缠绕在卷线轮上，因为绞线的另一端连接在小腿上，所以绞线的转动拉动小腿接近大腿，在绞线拉动的同时小腿与大腿之间的扭簧9开始压缩从而使扭簧开始积蓄能量，等到弹跳齿轮转动到缺齿齿轮缺齿的边缘处时扭簧的弹性势能储存到最大，接下来，弹跳齿轮转动到缺齿处，储存在扭簧处的弹性势能瞬间释放，弹跳机器人起跳，在机器人弹跳的同时，因为机器人扑翼的摇杆35连接在扑翼齿轮轴上，而扑翼齿轮轴连接缺齿齿轮与第二锥形齿轮30，所以机器人在为弹跳积蓄能量的同时，它的机翼开始转动，等到蝗虫起跳瞬间，通过控制系统使减速电机28反转，这时，棘爪止回机构圆盘上的棘爪与固定在缺齿齿轮圆形槽壁上的止回块43脱离，缺齿齿轮停止转动，从而使弹跳运动停止，此时机器人只有扑翼运动在继续，从而使机器人起飞，在扑翼机器人飞行过程中，通过控制尾翼机构舵机46的正反转来控制扑翼机的飞行方向，在弹跳扑翼机器人在着陆时，利用一对翅膀、尾翼以及两只脚来实现稳定落地，落地后控制系统开始工作，首先调整弹跳滑翔机器人起跳角度，然后控制电机运转，重复弹跳动作，从而实现弹跳扑翼机器人的连续工作。

Claims (7)

1.一种仿蝗虫弹跳起飞的扑翼机器人，其特征在于，包括电源(2)、控制系统(3)、一对翅膀组件、尾翼(49)、连接架(1)、扭簧(9)、第一传动系统、第二传动系统和两组对称的弹跳组件；

所述第一传动系统包括调节舵机(22)和舵盘(23)；所述舵盘与第一连接杆(18)铰接，所述舵机的输出轴穿过两个第一连接杆接头圆孔从而连接到底座固定块(27)上；所述的舵盘通过连杆连接到其中的一个第一连接杆接头(19)上，从而能通过舵机控制第一连接杆(18)前后转动；

所述弹跳组件包括底座(24)、绞线(11)、连接件(10)、第一连接杆(18)、第二连接杆(12)和第三连接杆(50)，底座上设有第一传动系统；第一连接杆(18)一端与第一传动系统连接，第二连接杆(12)一端和第三连接杆(50)一端分别与固定在第一连接杆(18)的连接件铰接；第二连接杆(12)另一端和第三连接杆(50)另一端与连接架侧壁铰接；其中第二连接杆(12)、第三连接杆(50)、第一连接杆(18)位于第二连接杆(12)和第三连接杆(50)之间的部分，连接架侧壁位于第二连接杆(12)和第三连接杆(50)之间的部分构成平行四边形机构；扭簧(9)一端连接到连接架上孔内，另一端与第二连接杆(12)侧壁连接；所述第二传动系统包括减速电机(28)、第一锥形齿轮(29)、第二锥形齿轮(30)、棘爪止回齿轮组(31)、弹跳齿轮(32)、卷线轮(33)和摇杆(35)；第一锥形齿轮(29)固定在减速电机(28)输出轴上，第一锥形齿轮(29)和第二锥形齿轮(30)相互啮合，且轴线相互垂直；第二锥形齿轮与棘爪止回齿轮组(31)固定在同一个齿轮轴上，当减速电机正转时第二锥形齿轮带动缺齿齿轮(38)转动，当减速电机反转时缺齿齿轮不转动；当缺齿齿轮转动时带动弹跳齿轮(32)转动，所述的弹跳齿轮与卷线轮固定在弹跳齿轮轴(36)上，弹跳齿轮转动带动卷线轮(33)转动，从而通过缩短绞线(11)长度而使连接架(1)平行于第一连接杆(18)向下移动，扭簧(9)积蓄能量，当缺齿齿轮与弹跳齿轮啮合到缺齿处时，卷线轮上的绞线释放，扭簧释快速释放能量，机器人起跳；在起跳瞬间，减速电机(28)反转缺齿齿轮停止转动，从而使弹跳运动停止，此时机器人只有扑翼运动在继续，从而实现机器人起飞，并通过控制尾翼上舵机(46)来控制飞行方向。

2.如权利要求1所述的一种仿蝗虫弹跳起飞的扑翼机器人，其特征在于，所述的棘爪止回机构(31)包括缺齿齿轮(38)、轴承(39)、齿轮轴(34)、固结在齿轮轴上的圆盘(40)、圆盘上的弧形槽(41)、缺齿齿轮上的圆形槽(42)、止回块(43)、棘爪(44)以及铆钉(45)；所述的轴承安装在缺齿齿轮的中心孔处；所述的扑翼齿轮轴(34)安装在轴承里，并且扑翼齿轮轴带动轴承一起转动；所述的圆盘固定在扑翼齿轮轴上，所述的圆盘上有弧形槽，可以使棘爪沿着弧形槽转动；所述的棘爪通过铆钉安装到弧形槽里，并且棘爪在弧形槽里的部分比伸出弧形槽的部分重；所述的铆钉穿过棘爪固定在圆盘上；所述的止回块固定在缺齿齿轮上，从而使棘爪在减速电机正转时推动止回块进而推动缺齿齿轮转动，而在减速电机反转时棘爪不能推动止回块进而不能推动缺齿齿轮转动。

3.如权利要求1所述的一种仿蝗虫弹跳起飞的扑翼机器人，其特征在于，所述的扑翼齿轮轴两端弯曲为U型，每端都与一个摇杆相连，摇杆的另一端安装在前缘架上。

4.如权利要求1所述的一种仿蝗虫弹跳起飞的扑翼机器人，其特征在于，所述一对翅膀组件分别安装在连接架(1)的两侧，它包括翅面(4)、连接装置(5)，前缘架(6)、连杆(7)；所述的连杆位于连接架(1)的上端，它与连接架固连在一起，连杆的前端固定一个圆柱(8)；所述的连接装置一端用来固定翅膀的前缘架(6)，另一端通过连接装置上的圆孔安装在连杆的圆柱上，从而把连杆与前缘架连接在一起。

5.如权利要求4所述的一种仿蝗虫弹跳起飞的扑翼机器人，其特征在于，所述翅膀连接装置(5)一端为带孔的方形柱，另一端为一个圆环，所述的前缘架插入到方形柱的圆孔内，圆环连接到连杆前端的圆柱上。

6.如权利要求1所述的一种仿蝗虫弹跳起飞的扑翼机器人，其特征在于，所述尾翼包括舵机(46)、螺旋桨(47)、安装架(48)、尾翼架(49)；所述的尾翼架安装在连接架上，所述的安装架位于尾翼架的末端，所述的舵机安装在安装架上，所述的螺旋桨安装在舵机上。

7.如权利要求1所述的一种仿蝗虫弹跳起飞的扑翼机器人，其特征在于，所述连接架为一个整体，用来固定减速电机、给定齿轮组的安装位置、安装第二连接杆与第三连接杆以及连接两个翅膀前缘架。

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