专利名称：仿生机器昆虫飞行装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种仿生机器昆虫飞行装置，属仿生飞行机器人领域。
发明目的本实用新型给出一种昆虫飞行的机械装置，以蝴蝶为例给以说明，其他昆虫同理。本装置由蝶翅和蝶身两部分组成，蝶翅由左右前翅、左右后翅组成；蝶身是由前胸、中胸、后胸、腹部组成。前胸、后胸、腹部只是空壳，中胸是关键部件，它由胸壳及其里面的悬骨、拉板、三个收缩束组成，中胸上面称作背弓。三个收缩束可由控制电路控制交替收缩，带动中胸背弓产生运动，中胸背弓带动翅膀扇动空气，产生飞行运动。
图2为仿生机器昆虫飞行装置为的分解图。
图3为右翅构造图。
图4为中胸构造图。
图5为中胸与右翅膀粘接右视图。
图6为中胸与右翅膀粘接俯视图。
图7为右翅整体图。
为描述方便，引入三个概念1、矢状面，2、冠状面，3、水平面。
约定坐标系原点在中胸中心，x轴指向中胸前方，y轴指向中胸右方，z轴指向中胸上方。
矢状面过中胸中心，法线是x轴方向的面。
冠状面过中胸中心，法线是y轴方向的面。
水平面过中胸中心，法线是z轴方向的面。
图3是前、后右翅的左边局部放大图，A、B、C是三片骨片，都是由较硬的塑料做成，骨片之间用象韧带一样的胶膜粘接；前翅有1-9为九条翅脉，都是有可弯弹性的尼龙丝，以扇形方式粘附在蝴蝶翅膀形状的塑料软薄膜上，翅脉1-2左端粘接在骨片A片上，翅脉3-4粘接在骨片B片上，翅脉5-9粘接在骨片C片上，翅脉3最粗，1-2较细，4-9逐渐变细；后翅有8条翅脉，比前翅最细的翅脉还要细。右后翅前缘粘附在右前翅后缘下面。
图4左图是中胸构造轴侧图。中胸是一塑料空壳，中胸左右构造对称，上方是球面的一部分，左右侧面都是柱面的一部分，下方也是球面的一部分，中胸上面与两个侧面之间各被挖去一个曲边形后，两边各留下一个曲边形孔ye，称作腋区，中胸上面右侧留下三个突出部分T1，T2，T3称作右背突，背突T2的突出点刚好在中胸的冠状面上，中胸右侧面留下一个突出，这个突出向前偏移一较小距离，这个突出上安装一顶部是球形下边是圆柱形部件Q，中胸上面BG称作背弓，Q称作侧突，T1、T2、T3称作背突。
图4右图是中胸剥去上部外壳的剖视图，zj、f1、f2称作收缩束，收缩束可用专利申请号02253706.6有描述，也可用其他有收缩功能的装置，xq、xh称作悬骨，hb称作拉骨。背弓BG前面与悬骨xq粘接，后面与悬骨xh粘接，xq、xh之间粘接收缩束zj，中胸内在中心水平面上放一塑料薄片hb，hb的左右两端粘接中胸左右两壁上，可以加固中胸，收缩束f1、f2下端粘接在hb上面，f1、f2的上端粘接在背弓下面。zj收缩，拉动xq、xh靠近，使背弓向上弯曲，左右伸长，使背突T1、T2、T3向右上方运动，且背突T2运动幅度最大；f1、f2收缩使背弓向下移动并且左右伸长，使背突T1、T2、T3向右下方运动，且背突T2运动幅度最大。
图5、图6是中胸与右前翅粘接构造图，图5是右视图，图6是俯视图。背突T2与翅膀中骨片A的后端，用韧带式的胶膜粘连，背突T1与翅膀中骨片A的前端，用韧带式的胶膜粘连，背突T3与翅膀中骨片C的后端，用韧带式的胶膜粘连。翅膀中骨片B要正好顶接在侧突Q上，在骨片B下面与侧突Q顶接的地方是一球形凹陷，骨片B与侧突Q扣和，并且接点周围用韧带膜连接，骨片B与侧突Q的接点比矢状面向前偏移一个小距离。当收缩束zj收缩时，第一，背弓上提并且前后弯曲，左右伸长，骨片T2不但向上升起，还要向外运动，所以T2拉动骨片A、B、C以侧突Q为轴转动，于是带动整个翅膀向下扇动，空气相对向上运动，产生向上的举力；第二，由于骨片T2在背弓中心线处，所以比骨片T1、T3向上运动的距离大，所以骨片A向前下倾斜，骨片C向后倾斜，所以翅膀前缘、后缘都向下倾斜，所以翅膀向下扇动的时候上凸下凹，产生卷动，又由于翅膀后边的翅脉比前边的细，前缘、后缘都向下倾斜，所以翅膀后面比前面硬度小，翅膀下扇的时候由于空气相对向上鼓，所以后面下倾比前面小，这样就会产生向前的推力。第三，由于侧突Q在冠状面前边，整个翅膀都是前下后上倾斜的，这有利于产生举力和推力。当f1、f2同时收缩时，背弓下移并且伸直，左右伸长，背突T2下移并且向外运动，带动骨片A、B、C以侧突Q为支点，向下向外转动，于是带动整个翅膀上扬，与下扇时的道理相反，这样，不但产生举力，当然还要产生向下的力，但是，可以控f1、f2减小收缩力，从而减小翅膀上扬的速度，从而减小空气阻力，即向下的力。总的看，翅膀上扬时，速度较低，产生向下的力较小，翅膀下扇时，速度较大，产生向上的举力较大，上扬和下扇时，都产生向前的推力。右后翅左边与后胸以膜连接，前缘与前翅粘接，由前翅带动上扬与下扇。
图5中前胸与中胸相粘接处，有一个长形豁口qk、后胸与中胸相粘接处，有一个长形豁口hk，从图中也可以看到，这是为了中胸背板弯伸时较为自由。
整个蝴蝶身体由前胸、中胸、后胸、腹部粘接在一起组成，前翅片与前胸连接点是骨片T1、T2、T3和侧突Q四处，后翅片与后胸腋区边界直接用韧带连接。
下面给出机器蝴蝶的一组制作参数蝴蝶左右长308mm，前后长189mm中胸外壳可以这样形成取一球形壳外径35mm，取一圆柱面壳，外径为70mm，厚度同为0.4mm，圆柱面中心比球面中心左移26.25mm，并且上头右倾15度，柱面右面与球面相交，取柱面被球面所截取的右边部分，取球面被柱面所截取的左面部分，这两部分相粘接，再对球的左面进行对称处理；再用一几何平面在球的中心前面8.75mm处垂直切去一部分，这部分就是前胸，再用一几何平面在球的中心后面8.75mm处垂直切去一部分，这部分扔掉，剩下的部分就形成了中胸的外壳；在外壳上再挖去两个曲边形，背突T1、T2、T3三个突出距离中胸矢状面10.86mm，T1、T2相距2.91mm，T2、T3相距2.91mm，Q前移0.72mm，Q的顶球中心的坐标为(12.12mm，0.72mm，12.41mm)，直径0.6mm，下面的圆柱直径0.4mm，高0.4mm，圆柱的中心比顶球的中心下移0.2mm；球与柱进行boolean加运算，形成侧突Q，侧突Q再粘接在侧突上。
后胸，是中胸外壳的复制，空壳，可以放置电源，控制板等。
腹部，是后胸的延伸，长度是后胸的2倍，也是空壳，末端圆滑一些即可。
驱动装置安装在中胸里，过中胸球心，在水平面上装一拉板hb，厚度0.8mm，宽度8.75mm，顶接在中胸两侧，中胸前后两端各装一悬板，厚度0.4mm，宽度8.75mm，上端呈弧形，与中胸背板前后两端粘接；收缩束zj、f1、f2采用前述收缩束，f1、f2收缩力相同，都比zj小一些。
每个翅膀左右长143.13mm，前后长189mm，在中胸的水平面上，骨片A片的四个顶点水平面的坐标(10.86，0)(10.86，2.91)(11.6，2.91)(11.6，0)；骨片B片的四个顶点水平面的坐标(11.8，-1.09)(11.8，1.45)(12.45，1.45)(13.39，0)；骨片C片的六个顶点水平面的坐标(12.65，-1.45)(12.65，0)(13.39，0)(14.02，-1.09)(10.86，-2.91)(10.86，-2.43)；厚度0.4mm。翅片可依图7形状比例放大到左右宽143.13mm，前后宽189mm，翅脉直径可从0.1到0.05mm，依照图7形状排放。
权利要求1.一种仿生机器昆虫飞行装置，其外形如同飞行昆虫的形状，它是由前胸、中胸、后胸、腹部、左前翅、右前翅、左后翅、右后翅组成的，其特征是中胸上部有一背弓，背弓两侧各有三个背突，每侧有三个翅突，其中翅突T1、T2与骨片A的前、后两端用胶膜粘接，翅突T3与骨片C的后端用胶膜粘接，而骨片B夹在A、C之间，骨片A、B、C之间也用胶膜粘接，骨片A的前端与翅脉1、2粘接，骨片B的前端与翅脉3、4粘接骨片C的前端与翅脉5、6、7、8、9粘接，骨片B前半部分的中心与侧突Q用胶膜粘接，背弓前后各有一个悬骨与背弓直接粘接，两悬骨之间接有收缩束，背弓左右与横板之间各接一个收缩束。
专利摘要一种仿生机器昆虫飞行装置，它是由前胸、中胸、后胸、腹部、左前翅、右前翅、左后翅、右后翅组成。中胸与翅膀为主要飞行机构，中胸上部有一背弓，背弓两侧各有三个背突，翅突与骨片A的前后两端用胶膜粘接，翅突与骨片C的后端用胶膜粘接，而骨片B夹在骨片A、C之间，翅突A、B、C之间也用胶膜粘接，骨片A的前端与翅脉1、2粘接，骨片B的前端与翅脉3、4粘接，骨片C的前端与翅脉5、6、7、8、9粘接，骨片B前半部分的中心与侧突Q用胶膜粘接，背弓前后各有一个悬骨与背弓直接粘接，两悬骨之间接有收缩束，背弓左右与横板之间各接一个收缩束，实现用翅膀扇动飞行。
文档编号B64C33/00GK2597334SQ0229108
公开日2004年1月7日 申请日期2002年12月16日 优先权日2002年12月16日
发明者高沛, 沛 高 申请人:高沛, 沛 高