CN109421928A - 扑翼结构及飞行器扑翼单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种扑翼结构及飞行器扑翼单元，属于飞行器技术领域，该扑翼结构包括驱动装置、调节装置、连接装置和折叠扑翼；驱动装置与调节装置通过传动轴连接，调节装置轴线与传动轴的轴线的夹角不为0度；连接装置与调节装置转动连接，且共轴线设置，折叠扑翼分别与连接装置和调节装置相连接；利用调节装置能够将连接装置的转动运动转化为调节装置自身的摆动运动，进而通过调节装置和连接装置共同带动折叠扑翼进行摆动和扑动动作，实现折叠扑翼的多维化运动，提升升力，保障飞行器稳定飞行。该飞行器扑翼单元中，两个扑翼结构的传动轴之间利用传动装置连接，以使两个扑翼结构能够同步进行扑动，能够保障飞行器的稳定飞行。

Description

扑翼结构及飞行器扑翼单元

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种扑翼结构及飞行器扑翼单元。

背景技术

自然界中，鸟类或昆虫的扑翼式飞行方式可以实现快速的起飞、加速和悬停，具有高度的机动性和灵活性。扑翼飞行器因其体积小、质量轻，在小空间下更具优势，具有良好的隐蔽性，在军、民用方面拥有十分广阔的应用前景。各国专家先后研制出“iBird-bot”、“Microrobotic Fly”、“Hummingbird”、“Delfly Micro”和“SmartBird”等一系列仿生扑翼飞行器，在前飞，后退，悬停等方面有了技术性的突破。

现有技术中，常见的扑翼飞行器存在设计结构简单，升力不足，无法实现飞行器稳定飞行的问题。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种扑翼结构，该扑翼结构能够利用折叠翼提供足够推动力，保障飞行器的稳定飞行。

本发明的第二目的在于提供一种包括两个上述扑翼结构的飞行器扑翼单元，并能够实现两个扑翼结构的同步运转，保障连个扑翼结构运转的同步性和稳定性。

基于上述第一目的，本发明提供的扑翼结构，包括驱动装置、调节装置、连接装置和折叠扑翼；

所述驱动装置与所述调节装置通过传动轴连接，并且所述调节装置的轴线与所述传动轴的轴线的夹角不为0度；

所述连接装置与所述调节装置转动连接，且与所述调节装置共轴线设置，所述调节装置能够将所述连接装置的转动运动转化为摆动运动；

所述折叠扑翼分别与所述连接装置和所述调节装置相连接；

所述驱动装置通过传动轴带动所述调节装置转动，所述调节装置和所述连接装置共同带动所述折叠扑翼进行扑动。

进一步的，所述调节装置包括第一连接体和第二连接体，所述第一连接体具有与所述传动轴连接的第一连接端以及用于与所述第二连接体连接的第二连接端，并且，所述第一连接端和所述第二连接端的端面之间不互为平行，所述第二连接体能够在所述第一连接体带动下同步转动。

进一步的，所述第一连接体设置为斜圆锥状，所述第二连接体设置为圆柱状。

进一步的，所述连接装置包括圆柱状的连接套和轴承，所述连接套通过轴承套接在所述第二连接体外，所述连接套与所述第二连接体共轴线设置。

进一步的，所述折叠扑翼包括第一折叠翼、第二折叠翼和第一连动杆；所述第一折叠翼一端固接在所述连接装置上，另一端通过传动件与所述第二折叠翼铰接，所述第一连动杆一端与所述调节装置的顶部活动连接，另一端与所述传动件活动连接，通过调节装置带动所述第一连动杆进行往复拉伸运动，以通过传动件驱动所述第二折叠翼进行扑动运动。

进一步的，所述第一折叠翼包括两个平行设置的第一固定架和第二固定架。

进一步的，所述传动件包括连接架、连接块以及相啮合的第一齿轮轴和第二齿轮轴；

所述连接架设置在所述第一固定架和所述第二固定架之间；

所述第一齿轮轴和第二齿轮轴分别设置在所述连接架上，并且，所述第一齿轮轴用以与所述第二折叠翼连接，所述第二齿轮轴通过所述连接块与所述第一连动杆连接。

进一步的，所述第一连动杆两端分别通过球面副与所述调节装置的顶部和所述连接块活动连接。

进一步的，还包括导向机构，所述导向机构包括导向架和导向杆，位于所述导向架长度方向设置有导向槽，所述导向杆一端固定在所述连接装置上，另一端穿过所述导向槽，以限制所述连接装置的摆动路径。

基于上述第二目的，本发明提供的一种飞行器扑翼单元，包括支架、传动装置以及上述的扑翼结构；

所述扑翼结构设置有两个，其分别通过传动轴可转动地安装在所述支架上；

两个所述扑翼结构的所述传动轴之间通过传动装置连接。

本发明提供的扑翼结构，能够利用驱动装置通过传动轴带动调节装置转动，调节装置能够将连接装置的转动运动转化为调节装置自身的摆动运动。进而通过调节装置和连接装置共同带动折叠扑翼进行摆动和扑动动作，实现折叠扑翼的多维化运动，提升升力，保障飞行器稳定飞行。

本发明提供的飞行器扑翼单元，包括支架、传动装置以及上述的扑翼结构；扑翼结构设置有两个，其分别通过传动轴可转动地安装在支架上；两个扑翼结构的传动轴之间通过传动装置连接。

由于该扑翼飞行器包括上述扑翼结构，具有扑翼结构的优点。另外，两个扑翼结构的传动轴之间通过传动装置连接，以使两个扑翼结构能够同步进行扑动，进而利用折叠扑翼提供足够推动力，能够保障飞行器的稳定飞行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的扑翼结构的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明实施例一提供的扑翼结构中，调节装置的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的扑翼结构的另一结构示意图；

图5为本发明实施例二提供的飞行器扑翼单元在第一视角的结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的飞行器扑翼单元在第二视角的结构示意图；

图7为本发明实施例二提供的飞行器扑翼单元的局部结构示意图。

图标：100-驱动装置；200-调节装置；210-第一连接体；220-第二连接体；300-连接装置；310-连接套；400-折叠扑翼；410-第一折叠翼；411-第一固定架；412-第二固定架；420-第二折叠翼；430-第一连动杆；500-传动轴；600-传动件；610-连接架；620-连接块；630-第一齿轮轴；640-第二齿轮轴；700-导向机构；710-导向架；711-导向槽；720-导向杆；10-支架；20-传动装置；30-扑翼结构。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

请参照图1和图2所示；本发明提供的扑翼结构包括：驱动装置100、调节装置200、连接装置300和折叠扑翼400。

所述驱动装置100与调节装置200通过传动轴500连接，并且调节装置200的轴线与传动轴500的轴线的夹角不为0度；驱动装置100能够通过传动轴500驱动调节装置200转动，由于调节装置200的轴线与传动轴500的轴线夹角不为0度，使调节装置200呈倾斜状，调节装置200转动时，调节装置200上的各个位置均不在同一平面上。

连接装置300与调节装置200转动连接，且与调节装置200共轴线设置；由于连接装置300与调节装置200之间可以相对转动，因此，调节装置200能够将连接装置300的转动运动转化为调节装置200自身的摆动运动。

所述折叠扑翼400分别与连接装置300和调节装置200相连接；

所述驱动装置100通过传动轴500带动调节装置200转动，调节装置200将连接装置300的转动运动转化为调节装置200自身的摆动运动，在调节装置200的转动运动和连接装置300的摆动运动共同带动下，使所述折叠扑翼400进行扑动动作。

本发明提供的扑翼结构，能够利用驱动装置100通过传动轴500带动调节装置200转动，调节装置200能够将连接装置300的转动运动转化为调节装置200自身的摆动运动。进而通过调节装置200和连接装置300共同带动折叠扑翼400进行摆动和扑动动作，实现折叠扑翼400的多维化运动，提升升力，保障飞行器稳定飞行。

请参照图3所示，作为本发明的一个优选实施方案，所述调节装置200包括第一连接体210和第二连接体220，第一连接体210具有与传动轴500连接的第一连接端以及用于与第二连接体220连接的第二连接端，其中，以安装位置为例，第一连接端位于第一连接体210的下端，第二连接端位于第一看连接体的上端，并且，第一连接端和第二连接端的端面之间不互为平行，即，第一连接端和第二连接端的端面之间倾斜设置，第二连接体220能够在第一连接体210带动下同步转动。

具体实施时，第一连接端的端面由于与传动轴500连接，该端面设置为水平状，第二连接端的端面则相对于第一连接端的端面设置为倾斜状，以使安装在第二连接端上的第二连接体220整体呈倾斜状。

作为本发明的一个优选实施方案，具体实施时，所述第一连接体210设置为斜圆锥状，第二连接体220设置为圆柱状。

请参照图1和图2所示，作为本发明的一个优选实施方案，所述连接装置300包括连接套310和轴承，这里连接套310设置为圆柱状，其形状与上述的圆柱状的第二连接体220形状相适配，所述连接套310通过轴承套接在第二连接体220外，并且，所述连接套310的轴线与所述第二连接体220的轴线采用共线设置。当驱动装置100通过传动轴500带动第一连接体210和第二连接体220转动时，由于连接装置300中的连接套310通过轴承与第二连接体220之间转动连接，因此，连接套310可以将第二连接体220的转动运动转换为连接套310自身摆动运动。进而通过连接套310驱动折叠扑翼400运动。

作为本发明的一个优选实施方案，所述折叠扑翼400包括第一折叠翼410、第二折叠翼420和第一连动杆430。第一折叠翼410一端固接在连接装置300上，第一折叠翼410的另一端通过传动件600与第二折叠翼420铰接，第一连动杆430一端与调节装置200的顶部活动连接，第一连动杆430的另一端与传动件600活动连接，通过调节装置200带动第一连动杆430进行往复拉伸运动，以通过传动件600驱动第二折叠翼420进行扑动运动。

具体实施时，所述第一折叠翼410包括两个平行设置的第一固定架411和第二固定架412，第一固定架411和第二固定架412的一端固接在连接装置300中的连接套310上，连接套310可以带动第一固定架411和第二固定架412进行摆动运动；传动件600设置在第一固定架411和第二固定架412的另一端部之间，第二折叠翼420与传动件600铰接，第一连动杆430一端与调节装置200中的第二连接体220的顶部通过球面副活动连接，第一连动杆430的另一端与传动件600通过球面副活动连接，同时，第一连动杆430与第二连接体220的顶部偏心位置通过球面副活动连接。在第二连接体220转动时，第一连动杆430可以实现相对于位于第一折叠翼410端部的传动件600的拉伸运动，进而通过传动件600带动第二折叠翼420进行上下扑动动作。

请参照图2所示，作为本发明的一个优选实施方案，所述传动件600包括连接架610、连接块620以及相啮合的第一齿轮轴630和第二齿轮轴640。

所述连接架610设置在第一固定架411和第二固定架412之间；该连接架610设置为U字形，其内部的U形槽用于容纳第一齿轮轴630和第二齿轮轴640以及连接块620。

所述第一齿轮轴630和第二齿轮轴640分别通过轴承与连接架610连接，并且，所述第一齿轮轴630用以与第二折叠翼420的端部固定连接，连接块620的一端与第二齿轮轴640固定连接，连接块620的另一端通过球面副与第一连动杆430活动连接。

具体应用时，由于第一连动杆430的往复拉伸作用力，连接块620能够带动第二齿轮轴640转动，由于第二齿轮轴640与第一齿轮轴630相啮合连接，并且第二折叠翼420与第二齿轮轴640固定连接，因此，连接块620带动第二齿轮轴640转动，第二齿轮轴640通过第一齿轮轴630能够带动第二折叠翼420进行上下扑动运动。

请参照图4所示，作为本发明的一个优选实施方案，本发明提供的扑翼结构中，还包括导向机构700，所述导向机构700包括导向架710和导向杆720，位于所述导向架710长度方向设置有导向槽711，所述导向杆720一端固定在连接装置300上，导向杆720的另一端穿过导向槽711，以限制所述连接装置300的摆动路径。

具体实施时，导向架710竖直布置，导向杆720一端部与连接装置300中的连接套310的中部位置连接，导向杆720的另一端穿过导向槽711，这是设置导向机构700的目的是，在连接装置300中的连接套310摆动时，与连接套310连接的导向杆720能够沿着导向槽711移动，进而避免连接套310产生转动的状况，保障折叠扑翼400能够按照预设轨迹运动。

作为本发明的一个优选实施方案，本发明提供的扑翼结构中，还包括扑翼扇面，多个所述扑翼扇面分别安装在所述折叠扑翼400上。具体是安装在折叠扑翼400同一侧。扑翼扇面可以起到增加扑翼结构的推动力的作用。

实施例二

请参照图5至图7所示，本发明提供的一种飞行器扑翼单元，包括支架10、传动装置20以及上述实施例一提供的扑翼结构30。

本实施中，每一个扑翼单元包括的扑翼结构30有两个，两个扑翼结构30分别通过传动轴500安装在支架10上，以使两个扑翼结构30能够相对于支架10进行转动；并且，两个扑翼结构的传动轴500之间通过传动装置20连接，以使两个扑翼结构能够同步进行扑动，进而利用折叠扑翼400提供足够推动力，能够保障飞行器的稳定飞行。

具体实施时，上述的传动装置20采用齿轮传动方式，即两个相啮合的齿轮分别套接在两个扑翼结构各自的传动轴500上，以达到两个扑翼结构的同步运动。当然，该传动装置还可以采用带传动或链传动等现有技术常用的传动结构，这里不再对具体传动方式进行说明。

此外，由于两个扑翼结构利用传动装置进行同步运动，因此，只需在其中一个扑翼结构30中设置驱动装置100即可。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种扑翼结构，其特征在于，包括：驱动装置、调节装置、连接装置和折叠扑翼；

所述驱动装置与所述调节装置通过传动轴连接，并且所述调节装置的轴线与所述传动轴的轴线的夹角不为0度；

所述连接装置与所述调节装置转动连接，且与所述调节装置共轴线设置，所述调节装置能够将所述连接装置的转动运动转化为摆动运动；

所述折叠扑翼分别与所述连接装置和所述调节装置相连接；

所述驱动装置通过传动轴带动所述调节装置转动，所述调节装置和所述连接装置共同带动所述折叠扑翼进行扑动。

2.根据权利要求1所述的扑翼结构，其特征在于，所述调节装置包括第一连接体和第二连接体，所述第一连接体具有与所述传动轴连接的第一连接端以及用于与所述第二连接体连接的第二连接端，并且，所述第一连接端和所述第二连接端的端面之间不互为平行，所述第二连接体能够在所述第一连接体带动下同步转动。

3.根据权利要求2所述的扑翼结构，其特征在于，所述第一连接体设置为斜圆锥状，所述第二连接体设置为圆柱状。

4.根据权利要求3所述的扑翼结构，其特征在于，所述连接装置包括圆柱状的连接套和轴承，所述连接套通过轴承套接在所述第二连接体外，所述连接套与所述第二连接体共轴线设置。

5.根据权利要求1所述的扑翼结构，其特征在于，所述折叠扑翼包括第一折叠翼、第二折叠翼和第一连动杆；所述第一折叠翼一端固接在所述连接装置上，另一端通过传动件与所述第二折叠翼铰接，所述第一连动杆一端与所述调节装置的顶部活动连接，另一端与所述传动件活动连接，通过调节装置带动所述第一连动杆进行往复拉伸运动，以通过传动件驱动所述第二折叠翼进行扑动运动。

6.根据权利要求5所述的扑翼结构，其特征在于，所述第一折叠翼包括两个平行设置的第一固定架和第二固定架。

7.根据权利要求6所述的扑翼结构，其特征在于，所述传动件包括连接架、连接块以及相啮合的第一齿轮轴和第二齿轮轴；

所述连接架设置在所述第一固定架和所述第二固定架之间；

所述第一齿轮轴和第二齿轮轴分别设置在所述连接架上，并且，所述第一齿轮轴用以与所述第二折叠翼连接，所述第二齿轮轴通过所述连接块与所述第一连动杆连接。

8.根据权利要求7所述的扑翼结构，其特征在于，所述第一连动杆两端分别通过球面副与所述调节装置的顶部和所述连接块活动连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的扑翼结构，其特征在于，还包括导向机构，所述导向机构包括导向架和导向杆，位于所述导向架长度方向设置有导向槽，所述导向杆一端固定在所述连接装置上，另一端穿过所述导向槽，以限制所述连接装置的摆动路径。

10.一种飞行器扑翼单元，其特征在于，包括支架、传动装置以及权利要求1-9任一项所述的扑翼结构；

所述扑翼结构设置有两个，其分别通过传动轴可转动地安装在所述支架上；

两个所述扑翼结构的所述传动轴之间通过传动装置连接。