CN110606200A - 一种仿生微型扑翼飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿生微型扑翼飞行器，包括主杆、第一扑翼、第二扑翼、第一安装杆、第二安装杆、尾翼、第一固定盘、第二固定盘、第一固定杆、第二固定杆、驱动电机、主动齿轮、传动齿轮、第一驱动齿轮、第二驱动齿轮、第一传动杆、第二传动杆、第一曲柄、第一连杆、第一摇杆、第二曲柄、第二连杆和第二摇杆。工作时，驱动电机通过主动齿轮带动传动齿轮转动，使得第一传动杆转动，第一驱动齿轮跟随第一传动杆转动进而带动第二驱动齿轮转动，使得第二传动杆相对第一传动杆反方向转动，则第一曲柄、第二曲柄反方向转动，进而带动第一扑翼、第二扑翼周期性扑动。本发明机构简单、能耗低、可靠性高，能够产生更大的升力与推进力。
Description
技术领域
本发明涉及微型飞行器技术领域，尤其涉及一种仿生微型扑翼飞行器。
背景技术
随着对昆虫运动机理的逐渐理解，基于仿生的集举升、悬停和推进功能于一个扑翼系统的扑翼飞行器设计和制造成为最近十多年的研究热点。昆虫要通过改变翅的运动方式来实现飞行的速度和方向，以及飞行姿态，而其优异的扑翼功能正是扑翼飞行器所要模仿的。通过翅翼从而对昆虫外形和尺寸进行仿生，虽然昆虫翅膀的结构，材料十分复杂，难以完全模仿，但是模仿它们在悬停，推进时的优良特性却具有很大的意义，所制作出的扑翼机用较少的能量就可以进行长时间长距离的飞行、加速或者悬停等动作,具有高度的机动性及灵活性。
由美国佐治亚理工学院的工程帅Michelson等研制的Entomopter扑翼式微型飞行器，前后有两对采用特殊结构和材料制成的机翼，机翼在一种往复式化学肌肉RCM(reciprocating chemical muscle)的驱动下作上下扇动。所谓RCM实际上是一种不通过燃烧反应就可将化学能转化为动能的机构，它具有较高的能量转换效率，但其技术要求高，价格昂贵，并且转换的升力不够大，难以维持飞行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种仿生微型扑翼飞行器。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种仿生微型扑翼飞行器，包括主杆、第一扑翼、第二扑翼、第一安装杆、第二安装杆、尾翼、第一固定盘、第二固定盘、第一固定杆、第二固定杆、驱动电机、主动齿轮、传动齿轮、第一驱动齿轮、第二驱动齿轮、第一传动杆、第二传动杆、第一曲柄、第一连杆、第一摇杆、第二曲柄、第二连杆和第二摇杆；
所述第一固定盘、第二固定盘平行设置；所述主杆依次一端和所述尾翼相连，另一端依次穿过第二固定盘、第一固定盘，且主杆和第二固定盘、第一固定盘均垂直固连；
所述第一固定杆、第二固定杆设置在所述主杆两侧；第一固定杆、第二固定杆的一端分别和所述第二固定盘垂直固连，另一端均穿过所述第一固定盘且和所述第一固定盘垂直固连；
所述第一固定盘、第二固定盘上均设有第一安装孔、第二安装孔；所述第一传动杆的杆身分别通过轴承和所述第一固定盘、第二固定盘的第一安装孔相连，且第一传动杆靠近第二固定盘的一端和所述第一驱动齿轮的转轴同轴固连、第一传动杆靠近第一固定盘的一端和所述第一曲柄的一端垂直固连；所述第二传动杆的杆身分别通过轴承和所述第一固定盘、第二固定盘的第二安装孔相连，且第二传动杆靠近第二固定盘的一端和所述第二驱动齿轮的转轴同轴固连、第二传动杆靠近第一固定盘的一端和所述第二曲柄的一端垂直固连；
所述传动齿轮采用空心齿轮，其套在所述第一传动杆在第一固定盘、第二固定盘之间的杆身上且和所述第一传动杆同轴固连；
所述驱动电机固定在所述第一固定盘靠近第二固定盘的端面上，其输出轴和所述主动齿轮的转轴同轴固连；所述主动齿轮和所述传动齿轮啮合；所述第一驱动齿轮和所述第二驱动齿轮啮合；
所述第一连杆的一端和所述第一曲柄的另一端铰接，另一端和所述第一摇杆的一端铰接；所述第二连杆的一端和所述第二曲柄的另一端铰接，另一端和所述第二摇杆的一端铰接；所述第一摇杆、第二摇杆的另一端均设有第三安装孔，且第一摇杆的第三安装孔通过轴承和所述第一固定杆相连，第二摇杆的第三安装孔通过轴承和所述第二固定杆相连；
所述第一扑翼的根部通过所述第一安装杆和所述第一摇杆固连，所述第二扑翼的根部通过所述第二安装杆和所述第二摇杆固连；所述第一扑翼、第二扑翼模仿昆虫翅膀制成。
作为本发明一种仿生微型扑翼飞行器进一步的优化方案，所述第一固定盘、第二固定盘均采用镂空结构。
作为本发明一种仿生微型扑翼飞行器进一步的优化方案，所述第一扑翼、第二扑翼模仿昆虫蝉的翅膀制成。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1. 能够产生更大的升力与推进力；
2. 机构简单，能耗低，可靠性高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中主杆、第二固定盘、第一固定杆、第二固定杆、第一驱动齿轮、第二驱动齿轮、第一传动杆、第二传动杆相配合的结构示意图；
图3为本发明中驱动电机、主动齿轮、传动齿轮、第一传动杆、第一驱动齿轮相配合的结构示意图；
图4为本发明中主杆、第一固定盘、第一曲柄、第一连杆、第一摇杆、第二曲柄、第二连杆、第二摇杆相配合的结构示意图。
图中，1-主杆，2-第一扑翼，3-第二扑翼，4-第一固定杆，5-第二固定杆，6-尾翼，7-第一固定盘，8-第二固定盘，9-驱动电机，10-主动齿轮，11-传动齿轮，12-第一驱动齿轮，13-第二驱动齿轮，14-第一传动杆，15-第二传动杆，16-第一曲柄，17-第一连杆，18-第一摇杆，19-第二曲柄，20-第二连杆，21-第二摇杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
如图1所示，本发明公开了一种仿生微型扑翼飞行器，包括主杆、第一扑翼、第二扑翼、第一安装杆、第二安装杆、尾翼、第一固定盘、第二固定盘、第一固定杆、第二固定杆、驱动电机、主动齿轮、传动齿轮、第一驱动齿轮、第二驱动齿轮、第一传动杆、第二传动杆、第一曲柄、第一连杆、第一摇杆、第二曲柄、第二连杆和第二摇杆。
所述第一固定盘、第二固定盘平行设置；所述主杆依次一端和所述尾翼相连，另一端依次穿过第二固定盘、第一固定盘，且主杆和第二固定盘、第一固定盘均垂直固连；
所述第一固定杆、第二固定杆设置在所述主杆两侧；第一固定杆、第二固定杆的一端分别和所述第二固定盘垂直固连，另一端均穿过所述第一固定盘且和所述第一固定盘垂直固连；
所述第一固定盘、第二固定盘上均设有第一安装孔、第二安装孔；所述第一传动杆的杆身分别通过轴承和所述第一固定盘、第二固定盘的第一安装孔相连，且第一传动杆靠近第二固定盘的一端和所述第一驱动齿轮的转轴同轴固连、第一传动杆靠近第一固定盘的一端和所述第一曲柄的一端垂直固连；所述第二传动杆的杆身分别通过轴承和所述第一固定盘、第二固定盘的第二安装孔相连，且第二传动杆靠近第二固定盘的一端和所述第二驱动齿轮的转轴同轴固连、第二传动杆靠近第一固定盘的一端和所述第二曲柄的一端垂直固连，如图2所示。
如图3所示，所述传动齿轮采用空心齿轮，其套在所述第一传动杆在第一固定盘、第二固定盘之间的杆身上且和所述第一传动杆同轴固连；
所述驱动电机固定在所述第一固定盘靠近第二固定盘的端面上，其输出轴和所述主动齿轮的转轴同轴固连；所述主动齿轮和所述传动齿轮啮合；所述第一驱动齿轮和所述第二驱动齿轮啮合。
如图4所示，所述第一连杆的一端和所述第一曲柄的另一端铰接，另一端和所述第一摇杆的一端铰接；所述第二连杆的一端和所述第二曲柄的另一端铰接，另一端和所述第二摇杆的一端铰接；所述第一摇杆、第二摇杆的另一端均设有第三安装孔，且第一摇杆的第三安装孔通过轴承和所述第一固定杆相连，第二摇杆的第三安装孔通过轴承和所述第二固定杆相连；
所述第一扑翼的根部通过所述第一安装杆和所述第一摇杆固连，所述第二扑翼的根部通过所述第二安装杆和所述第二摇杆固连；所述第一扑翼、第二扑翼模仿昆虫蝉的翅膀制成。
所述第一固定盘、第二固定盘均采用镂空结构，使得整个结构更加轻盈。
工作时，驱动电机通过主动齿轮带动传动齿轮转动，使得第一传动杆转动，第一驱动齿轮跟随第一传动杆转动进而带动第二驱动齿轮转动，使得第二传动杆相对第一传动杆反方向转动，则第一曲柄、第二曲柄反方向转动，进而带动第一扑翼、第二扑翼周期性扑动。本发明机构简单、能耗低、可靠性高，能够产生更大的升力与推进力。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种仿生微型扑翼飞行器，其特征在于，包括主杆、第一扑翼、第二扑翼、第一安装杆、第二安装杆、尾翼、第一固定盘、第二固定盘、第一固定杆、第二固定杆、驱动电机、主动齿轮、传动齿轮、第一驱动齿轮、第二驱动齿轮、第一传动杆、第二传动杆、第一曲柄、第一连杆、第一摇杆、第二曲柄、第二连杆和第二摇杆；
所述第一固定盘、第二固定盘平行设置；所述主杆依次一端和所述尾翼相连，另一端依次穿过第二固定盘、第一固定盘，且主杆和第二固定盘、第一固定盘均垂直固连；
所述第一固定杆、第二固定杆设置在所述主杆两侧；第一固定杆、第二固定杆的一端分别和所述第二固定盘垂直固连，另一端均穿过所述第一固定盘且和所述第一固定盘垂直固连；
所述第一固定盘、第二固定盘上均设有第一安装孔、第二安装孔；所述第一传动杆的杆身分别通过轴承和所述第一固定盘、第二固定盘的第一安装孔相连，且第一传动杆靠近第二固定盘的一端和所述第一驱动齿轮的转轴同轴固连、第一传动杆靠近第一固定盘的一端和所述第一曲柄的一端垂直固连；所述第二传动杆的杆身分别通过轴承和所述第一固定盘、第二固定盘的第二安装孔相连，且第二传动杆靠近第二固定盘的一端和所述第二驱动齿轮的转轴同轴固连、第二传动杆靠近第一固定盘的一端和所述第二曲柄的一端垂直固连；
所述传动齿轮采用空心齿轮，其套在所述第一传动杆在第一固定盘、第二固定盘之间的杆身上且和所述第一传动杆同轴固连；
所述驱动电机固定在所述第一固定盘靠近第二固定盘的端面上，其输出轴和所述主动齿轮的转轴同轴固连；所述主动齿轮和所述传动齿轮啮合；所述第一驱动齿轮和所述第二驱动齿轮啮合；
所述第一连杆的一端和所述第一曲柄的另一端铰接，另一端和所述第一摇杆的一端铰接；所述第二连杆的一端和所述第二曲柄的另一端铰接，另一端和所述第二摇杆的一端铰接；所述第一摇杆、第二摇杆的另一端均设有第三安装孔，且第一摇杆的第三安装孔通过轴承和所述第一固定杆相连，第二摇杆的第三安装孔通过轴承和所述第二固定杆相连；
所述第一扑翼的根部通过所述第一安装杆和所述第一摇杆固连，所述第二扑翼的根部通过所述第二安装杆和所述第二摇杆固连；所述第一扑翼、第二扑翼模仿昆虫翅膀制成。
2.根据权利要求1所述的仿生微型扑翼飞行器，其特征在于，所述第一固定盘、第二固定盘均采用镂空结构。
3.根据权利要求1所述的仿生微型扑翼飞行器，其特征在于，所述第一扑翼、第二扑翼模仿昆虫蝉的翅膀制成。
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