CN112937853A - 基于线驱动的扑翼机构 - Google Patents

Abstract

发明提供了一种基于线驱动的扑翼机构，包括：扑翼机架，以及分别设置在扑翼机架上的驱动部件、传动部件和转动部件；其中，驱动部件用于产生动力；传动部件用于采用齿轮传动与线驱动相结合的方式将动力传递至转动部件，以使转动部件工作。根据本发明的基于线驱动的扑翼机构，采用齿轮传动与线驱动相结合的方式进行传动，大大提高了飞行的稳定性。

Description

基于线驱动的扑翼机构

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种基于线驱动的扑翼机构。

背景技术

微型飞行器一般包括：固定翼飞行器、旋翼飞行器和扑翼飞行器，其中，固定翼飞行器常见于大型飞行器，旋翼常见于直升机，扑翼飞行器是一种仿昆虫、鸟类的飞行方式。其中，扑翼飞行器由于重量轻、结构尺寸小、机动性高的特点，并且在一些特殊场合有着不可替代的作用，因此引起了人们的广泛关注。

然而，扑翼飞行器相对于固定翼飞行器的飞行原理较为复杂，缺乏坚实的理论指导，对于扑翼飞行的空气动力学方面仍还需要不断的研究得到一个统一的答复。由于其飞行速度小，不可用大型飞机的飞行环境代替，所以还有许多难点需要克服。

相关技术中，扑翼飞行器一般是采用曲柄摇杆结构，其结构简单，容易制造，然而，由于其非对称挥拍的特性，导致扑翼飞行器两翅膀的时钟存在一个相位差，两边翅膀的煽动不对称，因此，飞行的稳定性较差。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种基于线驱动的扑翼机构，采用齿轮传动与线驱动相结合的方式进行传动，大大提高了飞行的稳定性。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于线驱动的扑翼机构，包括：扑翼机架，以及分别设置在所述扑翼机架上的驱动部件、传动部件和转动部件；其中，所述驱动部件用于产生动力；所述传动部件用于采用齿轮传动与线驱动相结合的方式将所述动力传递至所述转动部件，以使所述转动部件工作。

所述扑翼机架呈T形，其中，所述扑翼机架的横向架上依次设置有第一凸台、第二凸台和第三凸台，所述扑翼机架的纵向架上依次设置有第四凸台和第一通孔。

所述驱动部件包括驱动电机，所述驱动电机通过所述第一通孔固定在所述扑翼机架上。

所述传动部件包括：第一直齿轮，所述第一直齿轮设置在所述驱动电机的转动轴上；阶梯轴，所述阶梯轴设置在所述驱动电机上，所述阶梯轴包括第一阶梯轴和第二阶梯轴，所述第一阶梯轴的直径大于第二阶梯轴的直径；第二直齿轮，所述第二直齿轮设置在所述第一阶梯轴上，所述第二直齿轮与所述第一直齿轮啮合；第三直齿轮，所述第三直齿轮设置在所述第二阶梯轴上；第四直齿轮，所述第四直齿轮通过第一转轴设置在所述第四凸台上，所述第四直齿轮与所述第三直齿轮啮合；复合齿轮，所述复合齿轮包括第五直齿轮和带轮，所述第五直齿轮和所述带轮通过第二转轴设置在所述第二凸台上，所述第五直齿轮位于所述带轮上方，所述第五直齿轮与所述第四直齿轮啮合；左扑翼驱动轮，所述左扑翼驱动轮通过第三转轴设置在所述第一凸台上；右扑翼驱动轮，所述右扑翼驱动轮通过第四转轴设置在所述第三凸台上。

所述第五直齿轮、所述左扑翼驱动轮和所述右扑翼驱动轮之间采用线驱动的方式进行传动。

所述转动部件包括：左驱动摇臂，所述左驱动摇臂通过所述第三转轴设置在所述左扑翼驱动轮上；右驱动摇臂，所述右驱动摇臂通过所述第四转轴设置在所述右扑翼驱动轮上。

本发明的有益效果：

本发明采用齿轮传动与线驱动相结合的方式进行传动，大大提高了飞行的稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例的基于线驱动的扑翼机构的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的扑翼机架的结构示意图；

图3为本发明一个实施例的复合齿轮的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

图1是根据本发明实施例的基于线驱动的扑翼机构的结构示意图。

如图1所示，本发明实施例的基于线驱动的扑翼机构，可包括：扑翼机架100，以及分别设置在扑翼机架100上的驱动部件200、传动部件300和转动部件400；其中，驱动部件200用于产生动力；传动部件300用于采用齿轮传动与线驱动相结合的方式将动力传递至转动部件400，以使转动部件400工作。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，扑翼机架100呈T形，其中，扑翼机架100的横向架上依次设置有第一凸台110、第二凸台120和第三凸台130，扑翼机架100的纵向架上依次设置有第四凸台140和第一通孔150。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，驱动部件200包括驱动电机210，驱动电机210通过第一通孔150固定在扑翼机架100上。其中，可通过螺钉通过第一通孔150将驱动电机210固定在扑翼机架100上，驱动电机210可为WSB电机。需要说明的是，如图2所示，第四凸台140和第一通孔150之间还设置有第二通孔，以对驱动电机210的安装位置进行定位。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，传动部件300包括：第一直齿轮310、阶梯轴320、第二直齿轮330、第三直齿轮340、第四直齿轮350、复合齿轮360、左扑翼驱动轮370和右扑翼驱动轮380。

其中，第一直齿轮310设置在驱动电机210的转动轴上；阶梯轴320设置在驱动电机210上，其中，阶梯轴320可固定在驱动电机210的外表面，阶梯轴320包括第一阶梯轴和第二阶梯轴，第一阶梯轴的直径大于第二阶梯轴的直径；第二直齿轮330设置在第一阶梯轴上，第二直齿轮330与第一直齿轮310啮合；第三直齿轮340设置在第二阶梯轴上；第四直齿轮350通过第一转轴390设置在第四凸台140上，第四直齿轮350与第三直齿轮340啮合；如图3所示，复合齿轮360包括第五直齿轮361和带轮362，第五直齿轮361和带轮362通过第二转轴3100设置在第二凸台120上，第五直齿轮361位于带轮362上方，也就是说，复合齿轮360为一个特殊的齿轮，可分为两个部分，上部分为第五直齿轮361，下部分为带轮352，第五直齿轮361与第四直齿轮350啮合；左扑翼驱动轮370通过第三转轴3110设置在第一凸台110上；右扑翼驱动轮380通过第四转轴3120设置在第三凸台130上。

需要说明的是，作为一种可能的实施方式，传动部件300可包括第一转轴390、第二转轴3100、第三转轴3110和第四转轴3120，也就是说，在需要安装第四直齿轮350、第五直齿轮361和带轮362、左扑翼驱动轮370和右扑翼驱动轮380时，可将第一转轴390、第二转轴3100、第三转轴3110和第四转轴3120分别设置在第四凸台140、第二凸台120、第一凸台110和第三凸台130上；作为另一种可能的实施方式，第四凸台140、第二凸台120、第一凸台110和第三凸台130上可分别自带第一转轴390、第二转轴3100、第三转轴3110和第四转轴3120，在需要对第四直齿轮350、第五直齿轮361和带轮362、左扑翼驱动轮370和右扑翼驱动轮380进行安装时，可直接套用。

其中，作为一种可能的实施方式，第一直齿轮310上的锯齿数为8，第二直齿轮330上的锯齿数为16，第三直齿轮340上的锯齿数为8，第四直齿轮350和第五直齿轮361上的锯齿数均为32。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，第五直齿轮361、左扑翼驱动轮370和右扑翼驱动轮380之间采用线驱动的方式进行传动。具体地，第五直齿轮361、左扑翼驱动轮370和右扑翼驱动轮380之间可采用皮带或者线进行连接，当第五直齿轮361转动时，可通过皮带或者线带动左扑翼驱动轮370和右扑翼驱动轮380转动。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，转动部件400包括：左驱动摇臂410和右驱动摇臂420。其中，左驱动摇臂410通过第三转轴3110设置在左扑翼驱动轮370上；右驱动摇臂420通过第四转轴3120设置在右扑翼驱动轮380上。也就是说，左驱动摇臂410通过第三转轴3110与左扑翼驱动轮370进行轴连接，右驱动摇臂420通过第四转轴3120与右扑翼驱动轮380进行轴连接。

具体而言，基于上述实施例，当控制驱动电机210工作时，驱动电机210的转动轴转动，从而带动第一直齿轮310转动，此时，第二直齿轮330与第一直齿轮310通过齿轮的啮合进行传动。当第二直齿轮330转动时，可带动第三直齿轮340转动，第四直齿轮350与第三直齿轮340通过齿轮的啮合进行传动，第四直齿轮350与第三直齿轮340位于同一水平面上。此时，第五直齿轮361与第四直齿轮350通过齿轮的啮合进行传动。当第五直齿轮361转动时，可通过皮带或者线带动左扑翼驱动轮370和右扑翼驱动轮380转动，左扑翼驱动轮370和右扑翼驱动轮380可分别带动左驱动摇臂410和右驱动摇臂420进行工作。

由此，本发明通过线驱动装置取代了传统的曲柄摇杆结构，大大提高了飞行的稳定性，而且由于采用了线驱动机构，扑翼飞行的冲击力下降，线驱动机构的重量较轻，从而减少了扑翼机构的重量，同时，本发明将线驱动与齿轮减速机构结合在一起，进一步提高了飞行的稳定性和准确度，并且也提高了飞行速度，另外，本发明的扑翼机构重量较轻，能够胜任扑翼机构对于较轻机构重量的要求，并且，由于齿轮传动，也保证了扑翼机构较高的煽动频率。

综上所述，根据本发明实施例的基于线驱动的扑翼机构，通过驱动部件产生动力，并通过传动部件采用齿轮传动与线驱动相结合的方式将所述动力传递至所述转动部件，以使所述转动部件工作。由此，采用齿轮传动与线驱动相结合的方式进行传动，大大提高了飞行的稳定性。

在本发明的描述中，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一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。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或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种基于线驱动的扑翼机构，其特征在于，包括：扑翼机架，以及分别设置在所述扑翼机架上的驱动部件、传动部件和转动部件；

其中，所述驱动部件用于产生动力；

所述传动部件用于采用齿轮传动与线驱动相结合的方式将所述动力传递至所述转动部件，以使所述转动部件工作。

2.根据权利要求1所述的基于线驱动的扑翼机构，其特征在于，

所述扑翼机架呈T形，其中，所述扑翼机架的横向架上依次设置有第一凸台、第二凸台和第三凸台，所述扑翼机架的纵向架上依次设置有第四凸台和第一通孔。

3.根据权利要求2所述的基于线驱动的扑翼机构，其特征在于，

所述驱动部件包括驱动电机，所述驱动电机通过所述第一通孔固定在所述扑翼机架上。

4.根据权利要求3所述的基于线驱动的扑翼机构，其特征在于，所述传动部件包括：

第一直齿轮，所述第一直齿轮设置在所述驱动电机的转动轴上；

阶梯轴，所述阶梯轴设置在所述驱动电机上，所述阶梯轴包括第一阶梯轴和第二阶梯轴，所述第一阶梯轴的直径大于第二阶梯轴的直径；

第二直齿轮，所述第二直齿轮设置在所述第一阶梯轴上，所述第二直齿轮与所述第一直齿轮啮合；

第三直齿轮，所述第三直齿轮设置在所述第二阶梯轴上；

第四直齿轮，所述第四直齿轮通过第一转轴设置在所述第四凸台上，所述第四直齿轮与所述第三直齿轮啮合；

复合齿轮，所述复合齿轮包括第五直齿轮和带轮，所述第五直齿轮和所述带轮通过第二转轴设置在所述第二凸台上，所述第五直齿轮位于所述带轮上方，所述第五直齿轮与所述第四直齿轮啮合；

左扑翼驱动轮，所述左扑翼驱动轮通过第三转轴设置在所述第一凸台上；

右扑翼驱动轮，所述右扑翼驱动轮通过第四转轴设置在所述第三凸台上。

5.根据权利要求4所述的基于线驱动的扑翼机构，其特征在于，

所述第五直齿轮、所述左扑翼驱动轮和所述右扑翼驱动轮之间采用线驱动的方式进行传动。

6.根据权利要求4或5所述的基于线驱动的扑翼机构，其特征在于，所述转动部件包括：

左驱动摇臂，所述左驱动摇臂通过所述第三转轴设置在所述左扑翼驱动轮上；

右驱动摇臂，所述右驱动摇臂通过所述第四转轴设置在所述右扑翼驱动轮上。

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