CN210116641U - 一种仿蜻蜓四翼微型扑翼飞行器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种仿蜻蜓四翼微型扑翼飞行器，包括：机身、两个前扑动翼、两个带有连杆的前翼连接件、两个后扑动翼、两个带有连杆的后翼连接件、主动齿轮、轴齿轮、一级齿轮、两带有连杆的二级齿轮、两带有连杆的三级齿轮、两个前球头连杆、两个后球头连杆、两个舵机连杆、两个舵机、一个直流无刷电机。该仿蜻蜓微型扑翼飞行器基于仿生学设计，相较于现有的固定翼及旋翼飞行器，整体轻便，能源利用效率高，适应低雷诺数飞行环境，可广泛用于低速高机动性飞行的场景中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种仿蜻蜓四翼微型扑翼飞行器。
背景技术
扑翼飞行器是一种模仿鸟类或昆虫飞行的新型飞行器，与传统的固定翼或旋翼飞行器相比，扑翼飞行器的动力系统和控制系统合为一体，将飞行控制集成在扑动系统中，具有很高的机械效率。通过扑翼机翼的高频率扑动、扭转等动作，微型扑翼飞行器具有很高的机动性。
在体积上，昆虫与鸟类的尺寸远小于常规飞机，飞行时，翅膀扑动频率高，产生的气动力较小但具有明显的周期性，其周围流场呈现尺度小、变化快的特点。目前对于扑翼飞行器的研究中，主要关注于双翼型的单自由度扑动的气动方面，对于四翼型扑翼的飞行机制尚且鲜有进行深入研究和测试。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种仿蜻蜓四翼微型扑翼飞行器。
本实用新型提供的仿蜻蜓四翼微型扑翼飞行器技术方案，包括：机身、两个前扑动翼、两个带有连杆的前翼连接件、两个后扑动翼、两个带有连杆的后翼连接件、主动齿轮、轴齿轮、一级齿轮、两带有连杆的二级齿轮、两带有连杆的三级齿轮、两个前球头连杆、两个后球头连杆、两个舵机连杆、两个舵机、一个直流无刷电机。
直流无刷电机与主动齿轮固连安装在机身外表面一侧，一级齿轮与主动齿轮啮合，轴齿轮与一级齿轮相连，在机身的每一侧各有一二级齿轮与轴齿轮啮合，同侧有一三级齿轮与该侧二级齿轮啮合；两个前扑动翼安装在机身前部两侧，两个后扑动翼安装在机身后方两侧；前扑动翼只有绕轴扑动的一个自由度，后扑动翼有绕轴扑动和前后翻转两个自由度；
在机身每一侧均有：前球头连杆一端与前翼连接件上的连杆连接，另一端与三级齿轮上的连杆相连，后球头连杆一端与后翼连接件上的连杆连接，另一端与二级齿轮上的连杆连接；舵机连杆一端与舵机相连，另一端与后翼连接件相连。
上述技术方案中，进一步的，一级齿轮与主动齿轮的齿数比为54:20。二级齿轮与轴齿轮的齿数比为64:8，三级齿轮与二级齿轮的齿数比为1:1。
进一步的，
所述扑翼飞行器还包括遥控接收器、电子调速器、锂电池。电子调速器与锂电池、遥控接收器、直流无刷电机相连。舵机通过舵机连杆控制后扑动翼的旋转角。
进一步的，所述的仿蜻蜓四翼微型扑翼飞行器使用碳纤维或合成树脂材料。
本实用新型提供的仿蜻蜓四翼微型扑翼飞行器总质量轻(可至50克)，结构简单紧凑，能够实现对称仿蜻蜓扑动，采用舵机控制飞行器姿态，实现飞行器前进、转向、上升、下降等复杂运动的控制。
附图说明
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
图1是本实用新型总计结构立体示意图；
图2是所述齿轮传动结构立体示意图；
图3是所述扑翼机构后扑动翼翻转示意图；
图中包括机身101、前扑动翼102、带有连杆的前翼连接件103、后扑动翼104、带有连杆的后翼连接件105、主动齿轮106、轴齿轮107、一级齿轮108、带有连杆的二级齿轮109、带有连杆的三级齿轮114、前球头连杆110、后球头连杆111、舵机连杆112、舵机113。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施方式进行详细说明。
如图1，仿蜻蜓四翼微型扑翼飞行器，包括机身101、两个前扑动翼102、两个带有连杆的前翼连接件103、两个后扑动翼104、两个带有连杆的后翼连接件105、主动齿轮106、轴齿轮107、一级齿轮108、两个带有连杆的二级齿轮109、两个带有连杆的三级齿轮114、两个前球头连杆110、两个后球头连杆111、两个舵机连杆112、两个舵机113、一个直流无刷电机。机身101通过3D打印制作；两个前扑动翼102连接在前翼连接件103的轴孔中；两个后扑动翼104连接在后翼连接件的105两个轴孔中；直流无刷电机选用型号为XXD1504的KV2200款电机。
两个舵机113安装在机身101后悬臂的两侧。
直流无刷电机安装在机身左侧靠后位置。如图2，主动齿轮106安装在机身101内侧与直流无刷电机相连，与一级齿轮108啮合。轴齿轮107与一级齿轮108同轴固定。轴齿轮107与二级齿轮109啮合。当直流无刷电机转动时，带动齿轮组转动，带动前后扑动翼102、104形成扑动运动。齿轮参数见下表。
| 主动齿轮 | 一级齿轮 | 轴齿轮 | 二级齿轮 | 三级齿轮 | |
| 模数(mm) | 0.5 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
| 齿数 | 20 | 54 | 8 | 64 | 64 |
如图3,带有连杆的二级齿轮109和带有连杆的三级齿轮114分布在机身101两侧并相互啮合，传动比为1:1，分别通过球头连杆111、110与后翼连接件105和前翼连接件103相连，形成两组曲柄连杆机构。二级齿轮109转动，通过球头连杆111带动后翼连接件105的末端上下运动，使前扑动翼102绕机身101上的安装轴转动；三级齿轮114与二级齿轮109啮合同时转动，通过球头连杆110带动前翼连接件103的末端上下运动，使后扑动翼104绕机身101上的安装轴转动，产生扑动效果。二级齿轮109与三级齿轮114的传动比为1:1,保证前后扑动翼102、104以同频率扑动，频率即为二级齿轮与三级齿轮的转速。通过调整安装时两个齿轮上连杆的相对位置，可以改变前后扑动翼扑动周期的相位差，改变运动过程中的气动力。
舵机113安装在机身101后方两侧，通过舵机连杆112与后翼连接件105连接。当舵机113转动时，舵机连杆112带动后翼连接件105上下翻转，实现后翅的上下翻转。在不同的信号输入下，左右两侧的后扑动翼可以按照相同或者相反的方向转动，调节飞行器的俯仰和滚转。
整机安装完成后，安装好电子设备便可实现飞行器的遥控飞行。
Claims (6)
1.一种仿蜻蜓四翼微型扑翼飞行器，其特征在于，包括：机身(101)、两个前扑动翼(102)、两个带有连杆的前翼连接件(103)、两个后扑动翼(104)、两个带有连杆的后翼连接件(105)、主动齿轮(106)、轴齿轮(107)、一级齿轮(108)、两个带有连杆的二级齿轮(109)、两个带有连杆的三级齿轮(114)、两个前球头连杆(110)、两个后球头连杆(111)、两个舵机连杆(112)、两个舵机(113)、动力为直流无刷电机；
直流无刷电机与主动齿轮(106)固连安装在机身外表面一侧，一级齿轮(108)与主动齿轮(106)啮合，轴齿轮(107)与一级齿轮(108)相连，在机身(101)的每一侧各有一二级齿轮(109)与轴齿轮(107)啮合，同侧有一三级齿轮(114)与该侧二级齿轮(109)啮合；
两个前扑动翼(102)安装在机身(101)前部两侧，两个后扑动翼(104)安装在机身(101)后方两侧；前扑动翼(102)只有绕轴扑动的一个自由度，后扑动翼(104)有绕轴扑动和前后翻转两个自由度；
在机身(101)每一侧均有：前球头连杆(110)一端与前翼连接件(103)上的连杆连接，另一端与三级齿轮(114)上的连杆相连，后球头连杆(111)一端与后翼连接件上的连杆连接，另一端与二级齿轮(109)上的连杆连接；舵机连杆(112)一端与舵机(113)相连，另一端与后翼连接件(105)相连。
2.根据权利要求1所述的一种仿蜻蜓四翼微型扑翼飞行器，其特征在于，所述的一级齿轮(108)与主动齿轮(106)的齿数比为54:20。
3.根据权利要求1所述的一种仿蜻蜓四翼微型扑翼飞行器，其特征在于，所述的二级齿轮(109)与轴齿轮(107)的齿数比为64:8。
4.根据权利要求1所述的一种仿蜻蜓四翼微型扑翼飞行器，其特征在于，所述的三级齿轮(114)与二级齿轮(109)的齿数比为1:1。
5.根据权利要求1所述的一种仿蜻蜓四翼微型扑翼飞行器，其特征在于，所述微型扑翼飞行器还包括遥控接收器、电子调速器、锂电池，其中电子调速器与锂电池、遥控接收器、以及直流无刷电机相连。
6.根据权利要求1所述的一种仿蜻蜓四翼微型扑翼飞行器，其特征在于，所述微型扑翼飞行器的材料为碳纤维或合成树脂材料。
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2019
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