一种具备多域运动能力的扑翼飞行器

本发明涉及飞行器领域，尤其涉及一种具备多域运动能力的扑翼飞行器。

背景技术：

1、随着科技不断进步，关于扑翼飞行器的研究取得了越来越多的成果，扑翼飞行器在军事和民用领域都展现出了广阔的应用前景。在军事方面，扑翼飞行器能够在特殊环境下执行伪装侦查、目标追踪和近距离电子干扰等任务；在民用方面，扑翼飞行器可以进行狭小空间救援、森林野生动物监测和空中视频拍摄等。然而，目前大部分扑翼飞行器仅具备空中飞行能力而缺乏其他环境下机动的能力。空中飞行能力使得扑翼飞行器能够快速抵近目标，但缺乏其他环境下机动的能力使得扑翼飞行器无法更灵活、更智能地避开障碍物、优化航线规划、隐蔽自身行踪等，从而限制了其应用范围。现有多栖无人机大多基于旋翼飞行器进行变构设计，存在续航时间短、工作效率低、控制难度大等问题。因此，有必要设计一种具备多域运动能力的扑翼飞行器解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种具备多域运动能力的扑翼飞行器，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

2、本发明的技术方案为一种具备多域运动能力的扑翼飞行器，包括：

3、机架主体；

4、飞行单元，所述飞行单元安装在所述机架主体上，所述飞行单元包括机翼组件和尾翼组件，所述机翼组件安装在所述机架主体的前端，所述尾翼组件安装在所述机架主体的后端；

5、变形轮单元，用于实现扑翼飞行器在地面和水中运动，所述变形轮单元包括变形轮驱动机构和变形轮机构，所述变形轮单元包括两个所述变形轮机构，两个所述变形轮机构对称布置在变形轮驱动轴的两侧。

6、进一步，所述机架主体包括机身主杆、扑翼驱动机构安装板、电源安装板和后摆杆座安装板；

7、所述机身主杆为一根沿机身前后方向延伸的方管，所述机身主杆的内部开设有前后贯穿的空腔；

8、所述扑翼驱动机构安装板设置在所述机身主杆的前端，所述扑翼驱动机构安装板用于将扑翼驱动机构固定在所述机身主杆上；

9、所述电源安装板设置在所述机身主杆的中部，所述电源安装板用于将电源固定在所述机身主杆上；

10、所述后摆杆座安装板设置于所述机身主杆中后部，所述后摆杆座安装板设有用于将后摆杆固定在机身主杆上的后摆杆座。

11、进一步，所述扑翼驱动机构安装板包括第一安装板、第二安装板、第三安装板、扑翼驱动电机、减速齿轮、二级减速大齿轮、扑翼曲柄和扑翼连杆；

12、所述第一安装板设置在机身主杆的前端，所述第一安装板上设有镂空位置；

13、所述第二安装板设置在机身主杆前侧，所述第二安装板设有镂空位置；

14、所述第三安装板设置在机身主杆前侧，所述第三安装板设有镂空位置；

15、所述第一安装板和所述第二安装板通过支撑柱连接，所述第二安装板的右侧紧靠在机身主杆的左侧，所述第三安装板和机身主杆通过隔板连接，所述第二安装板前侧上端设置有前摆杆座，第一前摆杆与所述前摆杆座通过轴承转动连接；

16、所述扑翼驱动电机安装在所述第一安装板的一侧，与所述扑翼驱动电机的输出齿轮啮合的减速齿轮安装在所述第二安装板和所述第三安装板之间的空间中，所述二级减速大齿轮安装在所述第二安装板的一侧，所述二级减速大齿轮带动所述扑翼曲柄转动，所述扑翼曲柄通过所述扑翼连杆带动所述第一前摆杆上下摆动。

17、进一步，所述机翼组件包括第一前摆杆、第二前摆杆、扑翼驱动机构、翼面和后摆杆；

18、所述第一前摆杆转动连接于机架主体的前侧，所述第一前摆杆相对于所述机架主体上下摆动；

19、所述第二前摆杆与所述第一前摆杆连接，所述第二前摆杆和所述第一前摆杆用于维持所述机翼组件的形状；

20、所述扑翼驱动机构设置在所述机架主体上，所述扑翼驱动机构用于驱动所述第一前摆杆上下摆动；

21、所述翼面的第一侧连接所述机架主体，所述翼面的第二侧转动连接所述第一前摆杆；

22、所述后摆杆的一端与后摆杆座转动连接，所述后摆杆另一端与所述第二前摆杆连接，用于支撑翼面。

23、进一步，所述扑翼驱动机构包括扑翼驱动电机、齿轮减速机构、扑翼曲柄和扑翼连杆；

24、所述扑翼驱动电机与所述第二安装板连接，所述扑翼驱动电机的输出轴与所述齿轮减速机构的输入端连接；

25、所述扑翼曲柄的一端与所述齿轮减速机构的输出端连接，所述扑翼曲柄的另一端与扑翼连杆连接；

26、所述第一前摆杆的头部通过轴承转动连接于所述前摆杆座上。

27、进一步，所述尾翼组件包括尾翼安装架和一体式尾翼；

28、所述尾翼安装架安装在所述机架主体的尾端；

29、所述尾翼连接件与所述尾翼安装架的后侧转动连接；

30、所述尾翼驱动机构设置在所述尾翼连接件上，所述尾翼驱动机构用于控制尾翼的运动。

31、进一步，所述尾翼安装架包括竖直安装板、水平安装板、第一舵机和第二舵机；

32、所述竖直安装板通过螺钉固定在机身主杆的后部；

33、所述水平安装板固设在所述竖直安装板的下部，所述水平安装板用于安装一体式尾翼；

34、所述水平安装板上设有第一舵机和第二舵机，所述第一舵机和所述第二舵机分列设置在所述竖直安装板的左右两侧，第一舵机安装在左侧的舵机安装空间里，第二舵机安装在右侧的舵机安装空间里。

35、进一步，所述一体式尾翼包括水平尾翼、垂直尾翼、第一舵机臂、第二舵机臂、第一尾翼连杆、舵机球头、尾翼座球头、第二尾翼连杆；

36、所述水平尾翼和所述垂直尾翼设置在尾翼座上，第一舵机臂和第二舵机臂分别转动连接在所述第一舵机和所述第二舵机上，第一尾翼连杆的两端分别通过舵机球头和尾翼座球头连接于第一舵机臂和尾翼座上；第二尾翼连杆的两端与第二舵机臂和尾翼座连接。

37、进一步，所述变形轮驱动机构包括变形轮驱动机构第一连接件、变形轮驱动机构第二连接件、第一侧支架、第二侧支架、换向舵机和换向舵机连接件；

38、所述变形轮驱动机构第一连接件设置在所述机架主体的底侧并与所述机架主体连接；

39、所述变形轮驱动机构第二连接件设置在所述第一连接件的下方并与所述变形轮驱动机构第一连接件转动连接，所述变形轮驱动机构第二连接件相对于机架主体转动；

40、所述第一侧支架和所述第二侧支架分列在变形轮驱动机构第二连接件的左右两侧，通过转角连接件与变形轮驱动机构第二连接件连接，

41、其中，所述第一侧支架或所述第二侧支架上设置有变形轮驱动电机，所述变形轮驱动电机经过两级齿轮减速驱动变形轮驱动轴转动；

42、第一侧支架上装有第一侧支架轴承，第二侧支架上装有第二侧支架轴承，变形轮驱动轴安装在第一侧支架轴承和第二侧支架轴承之间，第二侧支架通过支撑柱与变形轮驱动电机安装板连接，变形轮驱动电机安装板上固设变形轮驱动电机，与变形轮驱动电机的输出齿轮啮合的减速齿轮安装在所述变形轮驱动轴上，当变形轮驱动电机工作时，带动变形轮驱动轴旋转；

43、所述换向舵机连接件通过支撑柱与机身主杆连接，所述换向舵机与所述换向舵机连接件连接，所述换向舵机的舵盘与变形轮驱动机构第二连接件连接，通过控制变形轮驱动机构第二连接件的转动控制所述变形轮单元绕所述机架主体旋转，

44、其中，所述换向舵机连接件由换向舵机竖直连接件和换向舵机水平连接件组合而成，所述换向舵机竖直连接件的末端设有突出部，所述突出部插入换向舵机水平连接件上所开设的孔位；换向舵机安装在换向舵机水平连接件上所设置的舵机安装空间里，换向舵机的输出端通过圆盘与变形轮驱动机构第二连接件连接，当换向舵机驱动圆盘转动时，带动变形轮驱动机构第二连接件转动，从而带动整个变形轮单元相对于机身主杆回转。

45、进一步，所述变形轮机构包括中心齿轮、第一腿轮、第二腿轮、第三腿轮、变形轮第一机架和变形轮第二机架；

46、所述中心齿轮的一端设有凸台，通过紧定螺钉固定在变形轮驱动轴的一侧，所述中心齿轮跟随变形轮驱动轴一同转动；

47、所述第一腿轮的一端为不完整齿轮，轮齿与中心齿轮相啮合，所述第一腿轮的另一端为圆弧状结构，圆弧状结构的两头分别呈突出状态和缺口状态，两端中间通过螺旋桨叶片状轮辐连接，所述第二腿轮和所述第三腿轮的结构、尺寸与所述第一腿轮相同；

48、所述变形轮第一机架和所述变形轮第二机架呈“y”字形，用于将中心齿轮和第一腿轮、第二腿轮、第三腿轮装配到一起形成变形轮机构整体，

49、所述变形轮第一机架和所述变形轮第二机架的中心和三个末端都设有装配孔位，在所述中心齿轮的中心和第一腿轮、第二腿轮、第三腿轮不完整齿轮的中心也设有装配孔位，中心齿轮的中心孔位与变形轮第一机架和变形轮第二机架的中心孔位对齐并通过螺钉连接，第一腿轮、第二腿轮和第三腿轮的不完整齿轮的中心孔位与变形轮第一机架和变形轮第二机架的三个末端中心孔位对齐并分别通过三根螺钉连接。

50、本发明的有益效果是：

51、所述的具备多域运动能力的扑翼飞行器解决现有扑翼飞行器仅具备空中飞行能力而缺乏其他环境下机动能力的问题，能够拓展飞行器的工作环境，丰富其应用场景。