一种可主动监测风向的低能耗扑翼飞行器及控制方法

本发明属于飞行器，特别是涉及一种可主动监测风向的低能耗扑翼飞行器及控制方法。

背景技术：

1、微型飞行器的发展为军事和民用领域带来了新的可能性，但传统的固定翼和旋翼飞行器在能耗和机动性方面的局限性限制了它们的应用范围。寻求一种能耗更低、机动性更强、适应性更广的飞行器成为当前的研究热点。扑翼飞行器作为一种模拟鸟类飞行方式的飞行器，具有效率高、质量轻、机动性强、耗能低等显著优点。

2、扑翼飞行器通过机翼拍打空气产生反力作为升力及前行力，实现了飞行器的灵活运动。

3、然而，传统的扑翼飞行器在风向监测和自适应飞行方面仍存在不足。现有技术依赖于固定的机械结构和能源装置，缺乏对环境变化的适应性和灵活性。此外，现有技术在风向和风速的自适应改变、飞行方向的变换以及不同环境下的主动自适应飞行方面的说明不足，这些问题影响了飞行器的稳定性和效率。

4、基于上述问题本申请提出一种可主动监测风向的低能耗扑翼飞行器及控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可主动监测风向的低能耗扑翼飞行器及控制方法，通过采用分块式压电材料制作的翅膀进行扑动飞行，并利用压电材料的特性及深度学习系统来收集扑翼飞行器翅膀各个部位数据，进一步实现信号风向转化进而达到监测风向目的，从而根据不同环境进行飞行器不同姿态改变实现低能耗飞行的目的。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一方面，提供了一种可主动监测风向的低能耗扑翼飞行器，所述飞行器包括；扑翼翅膀，所述扑翼翅膀包括扑翼骨架和压电材料覆膜；

4、扑翼骨架包括与扑翼扑动机构连接的伸长臂，所述伸长臂靠近扑翼机架的一侧设有纵臂，伸长臂和纵臂之间设有支撑网，压电材料覆膜安装在支撑网上；

5、压电材料覆膜包括扑翼发电介质，扑翼发电介质的两侧均设有扑翼发电薄膜，扑翼发电薄膜外侧面设有扑翼发电电极。

6、另一方面，提供了一种可主动监测风向的低能耗扑翼飞行器控制方法，所述方法包括如下步骤；

7、信号采集，实时采集压电材料产生的电信号；

8、风向监测，依据实时采集压电材料产生的电信号通过风向监测模块获取风向信息；

9、飞行状态调整，依据风向信息利用深度学习算法预测风向变化，依据预测结果控制扑翼扑动机构和扑翼转向机构来调整姿态和扑动频率、幅度，以适应风向变化。

10、有益效果：

11、本申请通过引入压电材料监测风向，使飞行器能够实时感知风向变化，并据此调整飞行姿态，从而提高飞行稳定性；

12、本申请利用压电材料的特殊性质，能够在翅膀扑动的过程中产生电能，有助于延长飞行器的续航时间，降低飞行器的能耗；

13、本申请通过主动监测风向，使飞行器能够自适应地调整飞行策略，以应对不同的飞行环境；

14、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种可主动监测风向的低能耗扑翼飞行器，其特征在于，所述飞行器包括；扑翼翅膀，所述扑翼翅膀包括扑翼骨架和压电材料覆膜，压电材料覆膜安装在扑翼骨架上；

2.根据权利要求1所述一种可主动监测风向的低能耗扑翼飞行器，其特征在于，所述扑翼骨架包括与扑翼扑动机构连接的伸长臂，所述伸长臂靠近扑翼机架的一侧设有纵臂，伸长臂和纵臂之间设有支撑网，压电材料覆膜安装在支撑网上。

3.根据权利要求1所述一种可主动监测风向的低能耗扑翼飞行器，其特征在于，所述飞行器包括扑翼机架，扑翼机架作为飞行器机身的支撑结构，内部集成了扑翼控制模块，

4.根据权利要求3所述一种可主动监测风向的低能耗扑翼飞行器，其特征在于，所述驱动模块：包括扑翼扑动机构、电源供电系统和扑翼转向机构；

5.根据权利要求4所述一种可主动监测风向的低能耗扑翼飞行器，其特征在于，所述飞行控制模块基于深度学习算法构建，通过接收风向监测模块提供的信息，实时预测风向变化，并调整驱动模块的驱动参数。

6.根据权利要求5所述一种可主动监测风向的低能耗扑翼飞行器，其特征在于，所述风向监测模块通过检测压电材料产生的电能输出变化，判断风向变化，并将结果传输给飞行控制模块。

7.根据权利要求6所述一种可主动监测风向的低能耗扑翼飞行器，其特征在于，每个扑翼翅膀上压电材料覆膜按照翅翼结构划分为11个区域，每一个区域根据翅膀的柔性变形，将机械能转为压电信号。

8.一种可主动监测风向的低能耗扑翼飞行器控制方法，其特征在于，所述方法用于控制权利要求1-7之一所述的一种可主动监测风向的低能耗扑翼飞行器。

9.根据权利要求8所述一种可主动监测风向的低能耗扑翼飞行器控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤；

10.根据权利要求9所述一种可主动监测风向的低能耗扑翼飞行器控制方法，其特征在于，风向监测具体步骤如下：

技术总结本发明涉及一种可主动监测风向的低能耗扑翼飞行器及控制方法，属于飞行器技术领域，包括：扑翼翅膀，所述扑翼翅膀包括扑翼骨架和压电材料覆膜；扑翼骨架包括与扑翼扑动机构连接的伸长臂，所述伸长臂靠近扑翼机架的一侧设有纵臂，伸长臂和纵臂之间设有支撑网，压电材料覆膜安装在支撑网上；压电材料覆膜包括扑翼发电介质，扑翼发电介质的两侧均设有扑翼发电薄膜，扑翼发电薄膜外侧面设有扑翼发电电极，本申请通过引入压电材料监测风向，使飞行器能够实时感知风向变化，并据此调整飞行姿态，从而提高飞行稳定性。技术研发人员：邓慧超,房志飞,王植受保护的技术使用者：北京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27