一种微型仿生扑翼飞行器的制作方法

本技术涉及微型飞行器技术，具体涉及一种微型仿生扑翼飞行器。

背景技术：

1、微型扑翼飞行器基于仿生学而建立不同于固定翼和旋翼飞行器的特殊飞行方式，类似于昆虫和鸟类的扑翼飞行。微型扑翼飞行器通过扑动翅翼，使得空气与翅翼产生相对运动，从而产生推力和升力，这种飞行方式有着特殊的空气动力学机理，使得扑翼飞行具有高灵活性和高机动性。

2、为实现扑翼飞行器运动规律及稳定高效飞行，研究人员基于扑翼飞行器的结构设计，对扑翼机构的运动学及动力学特性进行相关研究，更全面、深入的了解飞行生物的运动与驱动，为实现扑翼飞行提供理论基础和参考；总结了现有扑翼机构的性能，采用仿生设计方法开发了一种并联曲柄摇杆扑动机构，同时得出扑翼角度变化曲线，该机构可以实现机翼攻角等运动参数的改变，模仿昆虫翅膀运动规律。在对平面扑动机构分析的基础上，选取空间曲柄摇杆作为扑动机构，并进行尺寸分析、参数确定、仿真分析和样机试验，验证了空间曲柄摇杆机构的滚转稳定性。

3、然而，目前对扑动机构的研究大都是在大中型扑翼飞行器上开展，现有的扑翼飞行器的传动机构大多数体积大，结构复杂，且所需的连接件较多，需要增加很大质量来实现机翼的运动与控制，使得飞行器飞行过程中产生的惯性力较大，不利于飞行器飞行的稳定性、飞行的高机动性和降低微型扑翼飞行器的能耗。

技术实现思路

1、本实用新型为解决现有扑翼飞行器体积较大、结构复杂，以及飞行稳定性差、飞行的机动性和能耗较高等问题，提出一种微型仿生扑翼飞行器。

2、为实现上述目的，本实用新型提出的技术解决方案是：

3、一种微型仿生扑翼飞行器包括机翼、机架、机架连接杆、驱动组件、舵机组件和尾翼组件，机架连接杆的前部与机架连接，其特殊之处在于：

4、所述驱动组件包括固定在机架上的驱动电机，以及主动齿轮、第一传动齿轮、从动齿轮、第二传动齿轮、左扇形齿轮和右扇形齿轮；所述主动齿轮固定在驱动电机的输出轴上，主动齿轮与第一传动齿轮啮合，第一传动齿轮和从动齿轮同轴固定在连接轴上，连接轴与驱动电机的输出轴平行且可转动连接在机架上，从动齿轮与第二传动齿轮啮合，第二传动齿轮上偏心设置有曲柄；

5、所述左扇形齿轮和右扇形齿轮啮合，左扇形齿轮和右扇形齿轮的旋转轴分别与驱动电机的输出轴平行，左扇形齿轮和右扇形齿轮的旋转轴分别设置在机架上；

6、所述右扇形齿轮上还设置有滑动导杆，滑动导杆上设置有滑槽；第二传动齿轮上的曲柄与滑槽配合，带动滑动导杆和右扇形齿轮往返摆动，右扇形齿轮通过齿轮啮合带动左扇形齿轮同步无相位差对称摆动；左扇形齿轮和右扇形齿轮的圆心端分别通过活动连杆与设置在机架两侧的机翼前缘的一端固连；

7、所述舵机组件设置于机架连接杆的中部，用于调整飞行角度；

8、所述尾翼组件设置于机架连接杆的尾部，用于保持飞行稳定。

9、进一步地，所述机翼包括t形机翼骨架和包裹在t形机翼骨架上的翼面；所述t形机翼骨架中的横向骨架的内端端部与相应的活动连杆固连，其外端端部悬空；所述t形机翼骨架中的纵向骨架的前端端部与横向骨架的中部固连，其后端悬空。

10、进一步地，所述t形机翼骨架中的横向骨架的内端与t形机翼骨架中的纵向骨架之间的翼面为矩形翼面；所述t形机翼骨架中的横向骨架的外端与t形机翼骨架中的纵向骨架之间的翼面为扇形翼面。

11、进一步地，所述t形机翼骨架为碳纤维材料，翼面为聚脂薄膜材料。

12、进一步地，所述尾翼组件包括尾翼、尾翼连接架和尾翼调整架；尾翼连接架固定在机架连接杆的尾部，尾翼调整架与尾翼连接架铰接，尾翼调整架上设置有多个固定杆，用于对飞行器的尾翼进行固定。

13、进一步地，所述舵机组件包括舵机、舵机保持架、摇臂和传动杆；所述舵机通过舵机保持架固定在机架连接杆的中部，舵机的驱动端与摇臂一端连接，摇臂另一端与传动杆固定连接；传动杆上设置有多个小孔，用于通过柔性连接装置与两个机翼的矩形翼面的后端内侧连接。

14、进一步地，所述第一传动齿轮与从动齿轮为为一体化结构；所述第二传动齿轮与曲柄为一体化结构；左扇形齿轮和相应的活动连杆为一体化结构；右扇形齿轮、滑动导杆和相应的活动连杆为一体化结构。

15、进一步地，所述左扇形齿轮和右扇形齿轮的旋转轴之间还设置有桁架。

16、本实用新型的有益效果：

17、【1】本实用新型的微型仿生扑翼飞行器结构简单、轻巧紧凑，便于生产制造，多个零部件采用一体化设计，减少了飞行器连接件的个数，减轻了整机的重量，提高了微型飞行器的机动性，降低了扑翼飞行器的能耗。

18、【2】本实用新型扑翼飞行器的驱动组件采用多个齿轮的逐级啮合，可以实现扑翼飞行器两侧机翼的无相位差拍动，提高了飞行器飞行的稳定性和可靠性。

19、【3】本实用新型通过第二传动齿轮上偏心设置的曲柄与右扇形齿轮上滑动导杆的滑槽相配合，带动右扇形齿轮和左扇形齿轮同步无相位差对称摆动，可以通过改变曲柄和滑槽的尺寸，以适用不同尺寸的扑翼飞行器，灵活应用于不同飞行场合，提高了飞行器的飞行适应性能。

20、【4】本实用新型的t形机翼骨架采用碳纤维材料，翼面采用聚脂薄膜材料，大大降低了扑翼飞行器的重量，降低了扑翼飞行器的惯性力，提高了飞行的机动性。

技术特征：

1.一种微型仿生扑翼飞行器，包括机翼(1)、机架(2)、机架连接杆(25)、驱动组件、舵机组件和尾翼组件，机架连接杆(25)的前部与机架(2)连接；其特征在于：

2.根据权利要求1所述一种微型仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述机翼(1)包括t形机翼骨架(22)和包裹在t形机翼骨架(22)上的翼面(23)；所述t形机翼骨架(22)中的横向骨架的内端端部与相应的活动连杆(12)固连，其外端端部悬空；所述t形机翼骨架(22)中的纵向骨架的前端端部与横向骨架的中部固连，其后端悬空。

3.根据权利要求2所述一种微型仿生扑翼飞行器，其特征在于：

4.根据权利要求3所述一种微型仿生扑翼飞行器，其特征在于：

5.根据权利要求1或2或3所述一种微型仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述尾翼组件包括尾翼、尾翼连接架(19)和尾翼调整架(20)；尾翼连接架(19)固定在机架连接杆(25)的尾部，尾翼调整架(20)与尾翼连接架(19)铰接，尾翼调整架(20)上设置有多个固定杆(21)，用于对飞行器的尾翼进行固定。

6.根据权利要求5所述一种微型仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述舵机组件包括舵机(14)、舵机保持架(15)、摇臂(16)和传动杆(17)；所述舵机(14)通过舵机保持架(15)固定在机架连接杆(25)的中部，舵机(14)的驱动端与摇臂(16)一端连接，摇臂(16)另一端与传动杆(17)固定连接；传动杆(17)上设置有多个小孔(18)，用于通过柔性连接装置(26)与两个机翼的矩形翼面的后端内侧连接。

7.根据权利要求6所述一种微型仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述第一传动齿轮(5)与从动齿轮(6)为一体化结构；所述第二传动齿轮(7)与曲柄(10)为一体化结构；左扇形齿轮(8)和相应的活动连杆(12)为一体化结构；右扇形齿轮(9)、滑动导杆(11)和相应的活动连杆(12)为一体化结构。

8.根据权利要求7所述一种微型仿生扑翼飞行器，其特征在于：所述左扇形齿轮(8)和右扇形齿轮(9)的旋转轴之间还设置有桁架(13)。

技术总结本技术涉及微型飞行器技术，为解决现有扑翼飞行器体积较大、结构复杂，以及飞行稳定性差、飞行的机动性和能耗较高等问题，提出一种微型仿生扑翼飞行器，包括机翼、机架、驱动组件、舵机组件和尾翼组件，驱动组件包括固定在机架上的驱动电机，以及主动齿轮、第一传动齿轮、从动齿轮、第二传动齿轮、左扇形齿轮和右扇形齿轮；主动齿轮与第一传动齿轮啮合，第一传动齿轮和从动齿轮同轴固定，从动齿轮与第二传动齿轮啮合，第二传动齿轮上偏心设置有曲柄，右扇形齿轮上还设置有滑动导杆和滑槽，曲柄与滑槽配合，带动滑动导杆和右扇形齿轮往返摆动，右扇形齿轮通过齿轮啮合带动左扇形齿轮同步无相位差对称摆动。技术研发人员：韩继萱受保护的技术使用者：韩继萱技术研发日：20231130技术公布日：2024/6/23