一种仿生扑翼式无人机

本发明属于飞行器，涉及无人机，具体涉及一种仿生扑翼式无人机。

背景技术：

1、纵观古今，人类一直都被自然界形形色色的生物所吸引，效仿其他生物制造出改善人们生存条件以及生活质量的东西也越来越多。特别是随着科技的不断发展，现代材料、动力、加工技术，特别是空气动力学的进步，鸟类仿生技术得到了迅速发展。经研究表明，扑翼飞行器的升力比普遍的固定翼要大几倍。从安全稳定性来讲，扑翼飞行器能以较小的速度起飞和降落，甚至能实现垂直起落、悬停、前飞、后飞、俯冲、急转等特技。

2、国内外研制的扑翼飞行器构多为单自由度，两个及更多自由度的扑翼飞行器构仍不要理想，扑翼驱动方式多为机械传动，结构复杂，传动效率低，整体质量重，需要研究更为先进、可靠的多自由度扑翼飞行器构；扑翼大部分是塑料材料合成，且多为一体式，能够实现柔性变形，但无法精确预测其变形，柔性翼的变形控制技术需进一步研究和发展，对材料的要求较高，成本较高，难以实现大众化；扑翼飞行器的控制系统正处于发展完善之中，悬停、摄像、自主飞行等功能已初步实现，但有待进一步完善。发展具有自主飞行乃至基于国产“北斗”导航的飞行控制系统是今后研究的重要方向；扑翼飞行器涉及到多个学科领域，其发展在很大程度上依赖与多学科的交叉研究。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种仿生扑翼式无人机，采用双电机通过舵臂直接驱动的结构，减少了机械传动过程，提高了效率，降低了机体整体质量，提高了扑翼式无人机的仿生性。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种仿生扑翼式无人机，包括机身和机翼；

4、所述的机翼包括设置在机身尾端的尾翼，以及分别设置在机身左右两侧的左翼和右翼；

5、所述的机身包括与尾翼连接的主体骨架，所述的主体骨架上靠近前端设置有侧翼舵机，所述的侧翼舵机后端设置有机翼固定架，所述的机翼固定架两端分别连接左翼和右翼；

6、所述的主体骨架上靠近后端设置有尾翼舵机，所述的尾翼和尾翼舵机之间通过拉杆结构连接；

7、所述的主体骨架中部设置有电池和飞控电路板；

8、所述的飞控电路板、电池、尾翼舵机和侧翼舵机电连接。

9、本发明还具有以下技术特征：

10、优选的，所述的飞控电路板包括电平转换模块、信号接收机和控制芯片；

11、所述的电平转换模块用于将电池的电压转换成控制芯片需要的电压，同时保留为尾翼舵机和侧翼舵机供电的电压；

12、所述的信号接收机用于接收遥控器的控制信号；

13、所述的控制芯片用于接收并分析控制信号，并按控制信号控制尾翼舵机和侧翼舵机的转动。

14、优选的，所述的侧翼舵机包括分别独立控制左翼和右翼运动的左舵机和右舵机。

15、优选的，所述的机翼包括翼肋以及固定在翼肋上的柔性蒙皮。

16、进一步的，所述的左翼和右翼均包括内翼和外翼，内翼和外翼通过连轴连接；

17、所述的内翼和外翼的后端均设置有多个紧邻排列的柔性片状的正羽。

18、更进一步的，所述的内翼上下扑动的最大扑动角为60度，内翼连轴的前后两端分别设置有“v”字形挡块，受到“v”字形挡块限制，外翼向上扑动时，与内翼形成135度夹角，向下扑动时与内翼呈165度夹角。

19、优选的，所述的尾翼设置为凹尾。

20、优选的，所述的机身还包括设置于主体骨架外部的机壳；

21、所述的机壳包括相互扣合的上机壳和下机壳；

22、所述的上机壳和下机壳相扣合的边缘处开设有供机翼固定架和尾翼贯穿的通槽。

23、优选的，所述的机壳设置为流线型。

24、优选的，所述的电池通过电池固定架与主体骨架连接；

25、所述的飞控电路板通过电路板固定架与主体骨架连接。

26、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

27、本发明的仿生扑翼式无人机，相对于传统的仿生扑翼飞行器复杂齿轮结构的驱动机构以及整体式翼形的设计，驱动结构采用舵机直接驱动的方式，减少了机械传动过程，提高了效率，降低了机体整体质量；机翼设计为“两段式”的内翼和外翼，起飞后，机翼扑动状态更加接近鸟类飞行姿态，提高了扑翼式无人机的仿生性，大大降低了机翼向上扑动时的空气阻力、同时提升了向下扑动时带来的升力；设计柔性翼加边缘“羽化”的结构，综合了两种翼型的优点，使机翼扑动时产生的升力更大；

28、本发明采用更加轻便高效的扑翼结构及飞行控制装置，在飞行过程中可完成多种飞行动作；有效降低了仿生无人机对材料的要求，使扑翼飞行器小型化；较一般仿生无人机而言，尺寸更小、效率更高、机动性更好，外形及飞行动作更加贴近鸟的飞行姿态。

技术特征：

1.一种仿生扑翼式无人机，其特征在于，包括机身和机翼；

2.如权利要求1所述的仿生扑翼式无人机，其特征在于，所述的飞控电路板(10)包括电平转换模块、信号接收机和控制芯片；

3.如权利要求1所述的仿生扑翼式无人机，其特征在于，所述的侧翼舵机(6)包括分别独立控制左翼和右翼运动的左舵机和右舵机。

4.如权利要求1所述的仿生扑翼式无人机，其特征在于，所述的机翼包括翼肋以及固定在翼肋上的柔性蒙皮。

5.如权利要求4所述的仿生扑翼式无人机，其特征在于，所述的左翼和右翼均包括内翼(3)和外翼(4)，内翼(3)和外翼(4)通过连轴连接；

6.如权利要求5所述的仿生扑翼式无人机，其特征在于，所述的内翼(3)上下扑动的最大扑动角为60度，内翼(3)连轴的前后两端分别设置有“v”字形挡块(12)，受到“v”字形挡块(12)限制，外翼(4)向上扑动时，与内翼(3)形成135度夹角，向下扑动时与内翼(3)呈165度夹角。

7.如权利要求4所述的仿生扑翼式无人机，其特征在于，所述的尾翼(2)设置为凹尾。

8.如权利要求1所述的仿生扑翼式无人机，其特征在于，所述的机身还包括设置于主体骨架(5)外部的机壳；

9.如权利要求1所述的仿生扑翼式无人机，其特征在于，所述的机壳设置为流线型。

10.如权利要求1所述的仿生扑翼式无人机，其特征在于，所述的电池(9)通过电池固定架(16)与主体骨架(5)连接；

技术总结本发明提供了一种仿生扑翼式无人机，包括机身和机翼；机翼包括设置在机身尾端的尾翼，以及分别设置在机身左右两侧的左翼和右翼；机身包括主体骨架，主体骨架上靠近前端设置有侧翼舵机，主体骨架上靠近后端设置有尾翼舵机，尾翼和尾翼舵机之间通过拉杆结构连接；主体骨架中部设置有电池和飞控电路板；驱动结构采用舵机直接驱动的方式，减少了机械传动过程，提高了效率，降低了机体整体质量；机翼设计提高了扑翼式无人机的仿生性，同时大大降低了机翼向上扑动时的空气阻力、提升了向上扑动时的升力，实现尺寸更小、效率更高、机动性更好，外形及飞行动作更加贴近鸟的飞行姿态。技术研发人员：陈红华,李跃霆,崔翛龙受保护的技术使用者：中国人民武装警察部队工程大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11