CN112644708A - 一种微小型扑翼飞行器的驱动机构 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种微小型扑翼飞行器的驱动机构，包括：机架；两个曲杆；均与所述机架转动连接，且两个所述曲杆同轴转动；两个连接件，分别与两个所述曲杆对应，且均与所述机架转动连接，两个连接件的转动轴线相平行且均垂直于曲杆的转动轴线，每个连接件均开设有供相应的曲杆滑动的滑槽；驱动装置，驱动两个所述曲杆转动，进而带动两个所述连接件转动。本公开减少了用于连接的连杆数目，降低了运动部件的数量和机构复杂度，减少了摩擦等带来的能量损耗；其次，本公开的机构复杂度降低使得机构可以做的更小，在减重上面有较好的效果；并且，本公开在微小型扑翼飞行器设计实验阶段，能通过快速改变曲杆的弯折角来改变它的扑打幅值。

Description

一种微小型扑翼飞行器的驱动机构
技术领域
本公开涉及扑翼飞行器技术领域，尤其涉及一种微小型扑翼飞行器的驱动机构。
背景技术
现在国际上常用的微小型扑翼飞行器驱动机构大致分为两类：连杆机构和轮带机构。常用的连杆机构有曲柄摇杆机构和曲柄摇杆机构的变体机构，这种机构的缺点是复杂度较高，机械摩擦较大，同时在整个飞行器中的重量占比也较大；轮带机构一般是采用皮带轮和绳子来实现传动，这种机构要求较高的安装精度来确保两侧机翼扑打的对称性。为了降低驱动机构的复杂程度并在一定程度上减重，来降低微小型扑翼飞行器的制造难度并提升其续航时间，新的驱动机构就需要切实解决这两个问题。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种微小型扑翼飞行器的驱动机构。
根据本公开的一个方面，一种微小型扑翼飞行器的驱动机构，包括：
机架；
两个曲杆；均与所述机架转动连接，且两个所述曲杆同轴转动；
两个连接件，分别与两个所述曲杆对应，且均与所述机架转动连接，两个连接件的转动轴线相平行且均垂直于曲杆的转动轴线，每个连接件均开设有供相应的曲杆滑动的滑槽；
驱动装置，驱动两个所述曲杆转动，进而带动两个所述连接件转动。
根据本公开的至少一个实施方式，所述曲杆的转动轴线与两个所述连接件的转动轴线均位于同一平面内。
根据本公开的至少一个实施方式，所述驱动装置包括：
电机，固定于所述机架；
齿轮传动机构，输入端与所述电机的输出端连接，齿轮传动机构的输出端分别与两个所述曲杆连接。
根据本公开的至少一个实施方式，所述齿轮传动机构为圆柱齿轮传动机构。
根据本公开的至少一个实施方式，所述齿轮传动机构为锥齿轮传动机构。
根据本公开的至少一个实施方式，所述齿轮传动机构为涡轮蜗杆传动机构。
根据本公开的至少一个实施方式，每个所述连接件的两端均铰接于所述机架，所述滑槽位于连接件的两端之间。
根据本公开的至少一个实施方式，所述机架呈矩形框状。
根据本公开的至少一个实施方式，每个所述连接件均包括：
两个铰接板，分别铰接于所述机架；
两个杆件，每个杆件的两端均分别固定于两个所述铰接板，两个杆件之间形成所述滑槽。
根据本公开的至少一个实施方式，所述滑槽呈弧形。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1为本公开采用圆柱齿轮传动机构的结构示意图。
图2为本公开采用锥齿轮传动机构的结构示意图。
图3为图2的侧视图。
图4是图3中C-C剖视图。
图5为本公开采用蜗轮蜗杆传动机构的结构示意图。
图6是图5的正视图。
图7是图中A-A剖视图。
图8为本公开采用直线型滑槽的结构示意图
图9为本公开采用弧形滑槽的结构示意图；
图10为本公开的连接件与机翼的连接方式的结构示意图。
附图标记：
1-电机；2-机架；3-圆柱齿轮传动机构；4-曲杆；5-连接件；51-滑槽；6-锥齿轮传动机构；7-涡轮蜗杆传动机构；8-机翼。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：首先，本公开减少了用于连接的连杆数目，降低了运动部件的数量和机构复杂度，减少了摩擦等带来的能量损耗；其次，本公开的机构复杂度降低使得机构可以做的更小，在减重上面有较好的效果；并且，本公开在微小型扑翼飞行器设计实验阶段，能通过快速改变曲杆的弯折角来改变它的扑打幅值。
如图1所示，根据本公开的第一实施方式，提供了一种微小型扑翼飞行器的驱动机构，包括：
机架2；
两个曲杆4；均与所述机架2转动连接，且两个所述曲杆4同轴转动；
两个连接件5，分别与两个所述曲杆4对应，且均与所述机架2转动连接，两个连接件5的转动轴线相平行且均垂直于曲杆4的转动轴线，每个连接件5均开设有供相应的曲杆4滑动的滑槽51；
驱动装置，驱动两个所述曲杆转动4，进而带动两个所述连接件5转动。
驱动装置可采用舵机等现有技术实现，驱动装置分别驱动两个曲杆4转动，两个曲杆4分别在两个滑槽51内滑动，从而带动两个连接件5转动，实现往复扑打。如图1所示，曲杆4包括相互两个依次连接的条状件，两个条状件之间的夹角的余角α满足关系式：0°<α<180°。如图6所示，使用本公开的微小型扑翼飞行器的驱动机构时，只需将机翼8连接于连接件5即可。
在本公开的至少一个实施方式中，所述曲杆4的转动轴线可与两个所述连接件5的转动轴线均位于同一平面内，可使驱动装置只需驱动曲杆4沿一个方向转动，即可驱动连接件5往复转动。如图4所示，扑打幅值β与曲杆4的弯折角(两个条状件之间的夹角的余角)α、曲杆4的弯折点与扑打转动中心(连接件5的转动轴线)的X方向距离d1和滑槽51高度(滑槽51距离连接件5的转动轴线的距离)d2相关。具体函数关系如下：
Figure BDA0002895408150000041
其中，0<α<π，d1<d2。
在本公开的至少一个实施方式中，所述驱动装置可包括：
电机1，固定于所述机架2；
齿轮传动机构，输入端与所述电机1的输出端连接，齿轮传动机构的输出端分别与两个所述曲杆4连接。
如图1所示，在本公开的至少一个实施方式中，所述齿轮传动机构可为圆柱齿轮传动机构3。
如图2所示，在本公开的至少一个实施方式中，所述齿轮传动机构可为锥齿轮传动机构6。
如图3所示，在本公开的至少一个实施方式中，所述齿轮传动机构可为涡轮蜗杆传动机构7。
如图1至图6所示，在本公开的至少一个实施方式中，每个所述连接件5的两端均铰接于所述机架2，所述滑槽51位于连接件5的两端之间。从而提高结构的刚性。
如图1至3所示，在本公开的至少一个实施方式中，所述机架2可呈矩形框状。一方面，可减轻机架2的重量；另一方面，可将驱动装置布置在矩形框状的中部，利于结构整体的平衡。
在本公开的至少一个实施方式中，每个所述连接件5均可包括：
两个铰接板，分别铰接于所述机架2；
两个杆件，每个杆件的两端均分别固定于两个所述铰接板，两个杆件之间形成所述滑槽51。
在本公开的至少一个实施方式中，所述滑槽51可呈弧形。如图5所示，在扑翼飞行器达到升力峰值时，相比于直线形的滑槽51，弧形的滑槽51使力臂减小d3，从而有效降低电机1输出力矩的要求。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种微小型扑翼飞行器的驱动机构，其特征在于，包括：
机架(2)；
两个曲杆(4)；均与所述机架(2)转动连接，且两个所述曲杆(4)同轴转动；
两个连接件(5)，分别与两个所述曲杆(4)对应，且均与所述机架(2)转动连接，两个连接件(5)的转动轴线相平行且均垂直于曲杆(4)的转动轴线，每个连接件(5)均开设有供相应的曲杆(4)滑动的滑槽；
驱动装置，驱动两个所述曲杆转动(4)，进而带动两个所述连接件(5)转动。
2.如权利要求1所述的微小型扑翼飞行器的驱动机构，其特征在于，所述曲杆(4)的转动轴线与两个所述连接件(5)的转动轴线均位于同一平面内。
3.如权利要求1所述的微小型扑翼飞行器的驱动机构，其特征在于，所述驱动装置包括：
电机(1)，固定于所述机架(2)；
齿轮传动机构，输入端与所述电机(1)的输出端连接，齿轮传动机构的输出端分别与两个所述曲杆(4)连接。
4.如权利要求3所述的微小型扑翼飞行器的驱动机构，其特征在于，所述齿轮传动机构为圆柱齿轮传动机构(3)。
5.如权利要求3所述的微小型扑翼飞行器的驱动机构，其特征在于，所述齿轮传动机构为锥齿轮传动机构(6)。
6.如权利要求3所述的微小型扑翼飞行器的驱动机构，其特征在于，所述齿轮传动机构为涡轮蜗杆传动机构(7)。
7.如权利要求1所述的微小型扑翼飞行器的驱动机构，其特征在于，每个所述连接件(5)的两端均铰接于所述机架(2)，所述滑槽位于连接件(5)的两端之间。
8.如权利要求1所述的微小型扑翼飞行器的驱动机构，其特征在于，所述机架(2)呈矩形框状。
9.如权利要求1所述的微小型扑翼飞行器的驱动机构，其特征在于，每个所述连接件(5)均包括：
两个铰接板，分别铰接于所述机架(2)；
两个杆件，每个杆件的两端均分别固定于两个所述铰接板，两个杆件之间形成所述滑槽。
10.如权利要求1所述的微小型扑翼飞行器的驱动机构，其特征在于，所述滑槽呈弧形。
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