CN110027705A - 一种方便转向的大型仿生扑翼机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种方便转向的大型仿生扑翼机器人，包括本体，所述的本体内设置有电池机构，所述的本体通过扑翼驱动机构连接有扑翼，所述的本体的尾部设置尾翼机构，所述的尾翼机构包括与本体连接的尾翼安装块，所述的尾翼安装块上设置有上下摆动舵机，所述的上下摆动舵机连接有上下摆动臂，所述的上下摆动臂连接有上下摆动块，且上下摆动块铰接在尾翼安装块上设置的上料摆动中心套上，所述的上下摆动块上设置有横向摆动舵机，所述的横向摆动舵机连接有尾翼块，所述的尾翼块连接有用于安装布片的尾翼骨架杆，采用两个舵机配合尾翼，实现尾翼的上下摆动和横向摆动，如此实现升降和转向的操作，结构简单，不会过多的增加整体重量，同时能够助力飞行。

Description

一种方便转向的大型仿生扑翼机器人

技术领域

本发明涉及仿生机器人领域，尤其涉及一种方便转向的大型仿生扑翼机器人。

背景技术

随着技术的发展，机器人的发展也越来越迅速，尤其是仿生机器人的发展也越来月迅速，其中仿生扑翼机器人是一种用于常见的仿生机器人，其模仿鸟类的飞行，配合摄像头，能够用于资源的探测。

而扑翼机器人在飞行的时候，需要进行升降操作和转向操作，实现此操作，现有的结构大多都是采用增加移动可以活动的重物来实现，使扑翼机器人的某一个部位重量增加来实现身体的倾斜，进而实现升降和转向操作，但是此结构复杂，同时也大大增加了扑翼机器人的重量，影响其飞行能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种方便转向的大型仿生扑翼机器人，采用两个舵机配合尾翼，实现尾翼的上下摆动和横向摆动，如此实现升降和转向的操作，结构简单，不会过多的增加整体重量，同时能够助力飞行。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种方便转向的大型仿生扑翼机器人，包括本体，所述的本体内设置有电池机构，所述的本体通过扑翼驱动机构连接有扑翼，所述的本体的尾部设置尾翼机构，所述的尾翼机构包括与本体连接的尾翼安装块，所述的尾翼安装块上设置有上下摆动舵机，所述的上下摆动舵机连接有上下摆动臂，所述的上下摆动臂连接有上下摆动块，且上下摆动块铰接在尾翼安装块上设置的上料摆动中心套上，所述的上下摆动块上设置有横向摆动舵机，所述的横向摆动舵机连接有尾翼块，所述的尾翼块连接有用于安装布片的尾翼骨架杆。

优选的，所述的扑翼包括第一翼骨架杆，所述的第一翼骨架杆铰接有连动转块，所述的连动转块连接有主动杆和连动杆，所述的连动杆连接有第二翼骨架杆，所述的第一翼骨架杆和第二翼骨架杆上套接有骨架板，相邻的骨架板之间设置有布片，所述的扑翼驱动机构包括由驱动安装块和驱动安装杆组成的驱动架，所述的驱动架前端安装有摄像机安装块，所述的第一骨架杆的端部铰接在驱动安装杆上，所述的主动杆与驱动转臂铰接配合，所述的驱动转臂连接有驱动装置。

优选的，所述的驱动装置包括设置在驱动安装块上的两根驱动转轴，两根驱动转轴上设置有相互啮合的同步啮合齿轮，且每根驱动转轴上均套接有驱动转臂，其中一根驱动转轴上套接有第二减速大齿轮，所述的第二减速大齿轮与减速转轴上套接的第二减速小齿轮啮合，所述的减速转轴设在驱动安装块上，所且减速转轴上还套接有第一减速大齿轮，所述的第一减速大齿轮啮合配合有第一减速小齿轮，所述的第一减速小齿轮与驱动安装块上安装的驱动电机配合。

优选的，所述的本体上还设置有MPU6050姿态传感器，所述的连动杆与第二翼骨架杆配合的一端端部设置有平衡舵机，所述的平衡舵机与第二翼骨架杆配合并能使第二翼骨架杆转动，所述的平衡舵机由MPU6050姿态传感器的感应信号控制。

优选的，所述的布片上设置有安装在第一翼骨架杆或第二翼骨架杆或尾翼骨架杆上且能够拆卸的太阳能板，所述的太阳能板通过导线与本体的电池机构电性连通。

优选的，所述的第一翼骨架杆和第二翼骨架杆开设有接线插口，所述的接线插口内设置有接线装置，所述的太阳能板设置有能够插入到接线插口并与接线装置电性连接的接线插柱，所述的第一翼骨架杆和第二翼骨架杆内设置有与接线装置电性连通的导线。

优选的，所述的接线装置包括设置在第一翼骨架杆或第二翼骨架杆或尾翼骨架杆内且与接线插柱电性连接的接线套，所述的接线套内设置有下部穿出第一翼骨架杆或第二翼骨架杆或尾翼骨架杆的封堵块，所述的封堵块穿出的部分套接有封堵升降块，所述的第一翼骨架杆或第二翼骨架杆或尾翼骨架杆内设置有下端开口的弹簧套，所述的弹簧套内设置有封堵升降弹簧，且封堵升降弹簧的下端与封堵升降块连接，所述的封堵升降块与第一翼骨架杆或第二翼骨架杆或尾翼骨架杆开设有同轴线的且竖直走向的封堵卡位孔，所述的封堵卡位孔配合有封堵卡位杆。

优选的，所述的封堵块的上端面设置有插柱锁紧螺杆，所述的接线插柱的下端面与插柱锁紧螺杆螺纹锁紧配合，所述的封堵块与封堵升降块配合的部位开设有环形凹槽，所述的封堵升降块通过封堵配合插环与环形凹槽插套配合，所述的封堵块的下端设置有封堵块转动手柄，接线装置没有配合接线插柱时，封堵块与第一翼骨架杆或第二翼骨架杆或尾翼骨架杆的上管壁密封配合，且插柱锁紧螺杆不超出第一翼骨架杆或第二翼骨架杆或尾翼骨架杆的上端面。

优选的，与不同的太阳能板配合的接线装置通过第一翼骨架杆或第二翼骨架杆或尾翼骨架杆的导线并联。

附图说明

图1为一种方便转向的大型仿生扑翼机器人的立体示意图。

图2为尾翼机构的立体示意图。

图3为驱动机构的立体示意图。

图4为驱动机构的俯视图。

图5为扑翼的立体示意图。

图6为第二翼骨架杆与太阳能板配合的结构示意图。

图7为接线装置不接通状态的结构示意图。

图8为接线装置与太阳能板接通的结构示意图。

图中所示文字标注表示为：1、本体；2、扑翼驱动机构；3、扑翼；4、摄像机安装块；5、尾翼机构；7、驱动安装块；8、驱动安装杆；9、驱动电机；10、第一减速大齿轮；11、第二减速小齿轮；12、驱动转轴；13、第二减速大齿轮；14、同步啮合齿轮；15、驱动转臂；20、平衡舵机；21、第一翼骨架杆；22、骨架板；23、布片；24、太阳能板；25、连动转块；26、主动杆；27、连动杆；28、第二翼骨架杆；29、接线装置；30、接线插柱；31、接线插口；32、封堵块；33、封堵升降块；34、封堵配合插环；35、封堵块转动手柄；36、插柱锁紧螺杆；37、弹簧套；38、封堵升降弹簧；39、封堵卡位孔；40、接线套；41、封堵卡位杆；51、尾翼安装块；52、上下摆动舵机；53、上下摆动臂；54、上料摆动中心套；55、上下摆动块；56、横向摆动舵机；57、尾翼块；58、尾翼骨架杆。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-2所示，本发明的具体结构为：一种方便转向的大型仿生扑翼机器人，包括本体1，所述的本体1内设置有电池机构，所述的本体1通过扑翼驱动机构3连接有扑翼3，所述的本体1的尾部设置尾翼机构5，所述的尾翼机构5包括与本体1连接的尾翼安装块51，所述的尾翼安装块51上设置有上下摆动舵机52，所述的上下摆动舵机52连接有上下摆动臂53，所述的上下摆动臂53连接有上下摆动块55，且上下摆动块55铰接在尾翼安装块51上设置的上料摆动中心套54上，所述的上下摆动块55上设置有横向摆动舵机56，所述的横向摆动舵机56连接有尾翼块57，所述的尾翼块57连接有用于安装布片23的尾翼骨架杆58。

具体运作如下，电池机构给扑翼驱动机构3供电使其启动，进而带动扑翼3进行扑打，使本体1起飞，当需要上下倾斜飞行时，通过上下摆动舵机52带动上下摆动块55及尾翼块整体上下摆动，如此可以控制本体1的上下倾斜飞行，如需要进行转向，则可通过横向摆动舵机56进行横向摆动，如此可以使本体1进行转向，结构简单，不会过多的增加整体重量，同时能够助力飞行。

如图1、3-5所示，所述的扑翼3包括第一翼骨架杆21，所述的第一翼骨架杆21铰接有连动转块25，所述的连动转块25连接有主动杆26和连动杆27，所述的连动杆27连接有第二翼骨架杆28，所述的第一翼骨架杆21和第二翼骨架杆28上套接有骨架板22，相邻的骨架板22之间设置有布片23，所述的扑翼驱动机构3包括由驱动安装块7和驱动安装杆8组成的驱动架，所述的驱动架前端安装有摄像机安装块4，所述的第一骨架杆21的端部铰接在驱动安装杆8上，所述的主动杆26与驱动转臂15铰接配合，所述的驱动转臂15连接有驱动装置。

动装置运作，带动驱动转臂15转动，进而会带动主动杆26活动，主动杆26会带动连动转块25进行转动，实现第二翼的弯折和展开，同时带动整个双翼的扑打，驱动转臂15转动360度，第二翼完成一次弯折和展开工作，第二翼首先是处于展开状态，在下扑过程中（即扑翼机器人上升过程），会逐步进行弯折，进而减少与空气的接触面积，而在上扑过程中，第二翼会逐步展开，如此可增加与空气的接触面积，如此可以在飞行的过程中节省能量，提高飞行能力，在飞行过程中，摄像机会时刻进行摄像起到探测的作用。

如图3-4所示，所述的驱动装置包括设置在驱动安装块7上的两根驱动转轴12，两根驱动转轴12上设置有相互啮合的同步啮合齿轮14，且每根驱动转轴12上均套接有驱动转臂15，其中一根驱动转轴12上套接有第二减速大齿轮13，所述的第二减速大齿轮13与减速转轴上套接的第二减速小齿轮11啮合，所述的减速转轴设在驱动安装块7上，所且减速转轴上还套接有第一减速大齿轮10，所述的第一减速大齿轮10啮合配合有第一减速小齿轮，所述的第一减速小齿轮与驱动安装块7上安装的驱动电机9配合。

驱动装置通过驱动电机9转动，经过两级减速，使其中一根驱动转轴12转动，另一根驱动转轴12通过同步啮合齿轮的作用转动，进而使两根驱动转轴12反向转动，进而控制两个驱动转臂转动，如此可以使两个扑翼实现同步拍打。

如图3-5所示，所述的本体1上还设置有MPU6050姿态传感器，所述的连动杆27与第二翼骨架杆28配合的一端端部设置有平衡舵机20，所述的平衡舵机20与第二翼骨架杆28配合并能使第二翼骨架杆28转动，所述的平衡舵机20由MPU6050姿态传感器的感应信号控制。

由于在飞行的过程中会有气流影响，扑翼机器人可能处于非平衡状态，如不对其进行调整，会导致扑翼机器人折落，而通过MPU6050姿态传感器能够感应到扑翼机器人的实时平衡状态，并将信号传递给两个平衡舵机，平衡舵机20根据信号会控制第二翼骨架杆28转动，进而控制第二翼转动，如此可以起到调节平衡的效果。

如图5所示，所述的布片23上设置有安装在第一翼骨架杆21或第二翼骨架杆28或尾翼骨架杆58上且能够拆卸的太阳能板24，所述的太阳能板24通过导线与本体1的电池机构电性连通。

根据天气情况，如果是晴天，将太阳能板24安装到第一翼骨架杆21、第二翼骨架杆28和尾翼骨架杆58上，在扑翼机器人飞行的过程中，太阳能板24会持续接收太阳能，并将其转化为电能，通过导线给电池机构充电，进而提高了整个扑翼机器人的继航能力。

如图6所示，所述的第一翼骨架杆21、第二翼骨架杆28和尾翼骨架杆开设有接线插口31，所述的接线插口31内设置有接线装置29，所述的太阳能板24设置有能够插入到接线插口31并与接线装置29电性连接的接线插柱30，所述的第一翼骨架杆21和第二翼骨架杆28内设置有与接线装置29电性连通的导线。

接线插口和接线装置29的设计，可以方便太阳能板的接通，仅仅需要在安装太阳能板的时候讲接线插柱插入到接线插口31即可完成线路的接通，且接通后的导线全部位于骨架杆内，能够避免在扑翼在扑动时导致导线残绕断裂的情况。

如图7-8所示，所述的接线装置29包括设置在第一翼骨架杆21或第二翼骨架杆28或尾翼骨架杆58内且与接线插柱30电性连接的接线套40，所述的接线套40内设置有下部穿出第一翼骨架杆21或第二翼骨架杆28或尾翼骨架杆58的封堵块32，所述的封堵块32穿出的部分套接有封堵升降块33，所述的第一翼骨架杆21或第二翼骨架杆28或尾翼骨架杆58内设置有下端开口的弹簧套37，所述的弹簧套37内设置有封堵升降弹簧38，且封堵升降弹簧38的下端与封堵升降块33连接，所述的封堵升降块33与第一翼骨架杆21或第二翼骨架杆28或尾翼骨架杆58开设有同轴线的且竖直走向的封堵卡位孔39，所述的封堵卡位孔39配合有封堵卡位杆41。

接线装置与太阳能板24对接的工作如下：先讲封堵升降块33下拉，然后再讲封堵卡位拉杆41插入到对应的封堵卡位孔39内，完成之后，即可使封堵块32下降到合适的位置，且通过封堵升降弹簧38的拉力，能够确保封堵块32和封堵升降块33不会继续下降，然后再将封堵插柱30插入到接线套40内，使二者电性连接，如此完成太阳能板与电路结构的电性连通，同时能够对太阳能板起到一定的定位效果；在需要将太阳能板拆卸时，将封堵卡位杆41取出，封堵升降弹簧38会回缩，进而会带动封堵升降块33上升，使封堵升降块33贴住骨架杆（第一翼骨架杆、第二翼骨架杆和尾翼骨架杆在此不做区分），之后讲插柱取出，进而完成太阳能板的拆卸。

如图7-8所述，所述的封堵块32的上端面设置有插柱锁紧螺杆36，所述的接线插柱30的下端面与插柱锁紧螺杆36螺纹锁紧配合，所述的封堵块32与封堵升降块33配合的部位开设有环形凹槽，所述的封堵升降块33通过封堵配合插环34与环形凹槽插套配合，所述的封堵块32的下端设置有封堵块转动手柄35，接线装置29没有配合接线插柱30时，封堵块32与第一翼骨架杆21或第二翼骨架杆28或尾翼骨架杆58的上管壁密封配合，且插柱锁紧螺杆36不超出第一翼骨架杆21或第二翼骨架杆28或尾翼骨架杆58的上端面。

在插柱与接线装置插接配合时，需要通过封堵块转动手柄35带动封堵块32转动，进而带动插柱锁紧螺杆36转动，如此可以使接线插柱和插柱锁紧螺杆36螺纹锁紧，如此可以确保在飞行过程中，接线插柱与接线套不会出现接触不良和松动的情况，同时此结构还可以对太阳能板进行锁紧，节省太阳能板的锁紧结构。

如图6-8所示，与不同的太阳能板24配合的接线装置29通过第一翼骨架杆21或第二翼骨架杆28或尾翼骨架杆58的导线并联。

多个太阳能板的线路并联接入，可以避免因为一条线路故障影响整个继航机构的继航工作。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种方便转向的大型仿生扑翼机器人，包括本体（1），所述的本体（1）内设置有电池机构，所述的本体（1）通过扑翼驱动机构（3）连接有扑翼（3），其特征在于，所述的本体（1）的尾部设置尾翼机构（5），所述的尾翼机构（5）包括与本体（1）连接的尾翼安装块（51），所述的尾翼安装块（51）上设置有上下摆动舵机（52），所述的上下摆动舵机（52）连接有上下摆动臂（53），所述的上下摆动臂（53）连接有上下摆动块（55），且上下摆动块（55）铰接在尾翼安装块（51）上设置的上料摆动中心套（54）上，所述的上下摆动块（55）上设置有横向摆动舵机（56），所述的横向摆动舵机（56）连接有尾翼块（57），所述的尾翼块（57）连接有用于安装布片（23）的尾翼骨架杆（58）。

2.根据权利要求1所述的一种方便转向的大型仿生扑翼机器人，其特征在于，所述的扑翼（3）包括第一翼骨架杆（21），所述的第一翼骨架杆（21）铰接有连动转块（25），所述的连动转块（25）连接有主动杆（26）和连动杆（27），所述的连动杆（27）连接有第二翼骨架杆（28），所述的第一翼骨架杆（21）和第二翼骨架杆（28）上套接有骨架板（22），相邻的骨架板（22）之间设置有布片（23），所述的扑翼驱动机构（3）包括由驱动安装块（7）和驱动安装杆（8）组成的驱动架，所述的驱动架前端安装有摄像机安装块（4），所述的第一骨架杆（21）的端部铰接在驱动安装杆（8）上，所述的主动杆（26）与驱动转臂（15）铰接配合，所述的驱动转臂（15）连接有驱动装置。

3.根据权利要求2所述的一种方便转向的大型仿生扑翼机器人，其特征在于，所述的驱动装置包括设置在驱动安装块（7）上的两根驱动转轴（12），两根驱动转轴（12）上设置有相互啮合的同步啮合齿轮（14），且每根驱动转轴（12）上均套接有驱动转臂（15），其中一根驱动转轴（12）上套接有第二减速大齿轮（13），所述的第二减速大齿轮（13）与减速转轴上套接的第二减速小齿轮（11）啮合，所述的减速转轴设在驱动安装块（7）上，所且减速转轴上还套接有第一减速大齿轮（10），所述的第一减速大齿轮（10）啮合配合有第一减速小齿轮，所述的第一减速小齿轮与驱动安装块（7）上安装的驱动电机（9）配合。

4.根据权利要求2所述的一种方便转向的大型仿生扑翼机器人，其特征在于，所述的本体（1）上还设置有MPU6050姿态传感器，所述的连动杆（27）与第二翼骨架杆（28）配合的一端端部设置有平衡舵机（20），所述的平衡舵机（20）与第二翼骨架杆（28）配合并能使第二翼骨架杆（28）转动，所述的平衡舵机（20）由MPU6050姿态传感器的感应信号控制。

5.根据权利要求2所述的一种方便转向的大型仿生扑翼机器人，其特征在于，所述的布片（23）上设置有安装在第一翼骨架杆（21）或第二翼骨架杆（28）或尾翼骨架杆（58）上且能够拆卸的太阳能板（24），所述的太阳能板（24）通过导线与本体（1）的电池机构电性连通。

6.根据权利要求4所述的一种方便转向的大型仿生扑翼机器人，其特征在于，所述的第一翼骨架杆（21）和第二翼骨架杆（28）开设有接线插口（31），所述的接线插口（31）内设置有接线装置（29），所述的太阳能板（24）设置有能够插入到接线插口（31）并与接线装置（29）电性连接的接线插柱（30），所述的第一翼骨架杆（21）和第二翼骨架杆（28）内设置有与接线装置（29）电性连通的导线。

7.根据权利要求6所述的一种方便转向的大型仿生扑翼机器人，其特征在于，所述的接线装置（29）包括设置在第一翼骨架杆（21）或第二翼骨架杆（28）或尾翼骨架杆（58）内且与接线插柱（30）电性连接的接线套（40），所述的接线套（40）内设置有下部穿出第一翼骨架杆（21）或第二翼骨架杆（28）或尾翼骨架杆（58）的封堵块（32），所述的封堵块（32）穿出的部分套接有封堵升降块（33），所述的第一翼骨架杆（21）或第二翼骨架杆（28）或尾翼骨架杆（58）内设置有下端开口的弹簧套（37），所述的弹簧套（37）内设置有封堵升降弹簧（38），且封堵升降弹簧（38）的下端与封堵升降块（33）连接，所述的封堵升降块（33）与第一翼骨架杆（21）或第二翼骨架杆（28）或尾翼骨架杆（58）开设有同轴线的且竖直走向的封堵卡位孔（39），所述的封堵卡位孔（39）配合有封堵卡位杆（41）。

8.根据权利要求7所述的一种方便转向的大型仿生扑翼机器人，其特征在于，所述的封堵块（32）的上端面设置有插柱锁紧螺杆（36），所述的接线插柱（30）的下端面与插柱锁紧螺杆（36）螺纹锁紧配合，所述的封堵块（32）与封堵升降块（33）配合的部位开设有环形凹槽，所述的封堵升降块（33）通过封堵配合插环（34）与环形凹槽插套配合，所述的封堵块（32）的下端设置有封堵块转动手柄（35），接线装置（29）没有配合接线插柱（30）时，封堵块（32）与第一翼骨架杆（21）或第二翼骨架杆（28）或尾翼骨架杆（58）的上管壁密封配合，且插柱锁紧螺杆（36）不超出第一翼骨架杆（21）或第二翼骨架杆（28）或尾翼骨架杆（58）的上端面。

9.根据权利要求6所述的一种方便转向的大型仿生扑翼机器人，其特征在于，与不同的太阳能板（24）配合的接线装置（29）通过第一翼骨架杆（21）或第二翼骨架杆（28）或尾翼骨架杆（58）的导线并联。