一种仿生飞行器的制作方法

本发明属于机械技术领域，涉及一种仿生飞行器。

背景技术：

扑翼飞行是自然界中飞行生物最优的飞行方式之一。与固定翼和旋翼飞行方式相比，扑翼飞行仅依靠翼面的扑动即可同时产生升力和推力。其中，仿生扑翼飞行器就是一种模拟飞行生物的扑翼飞行模式，集成微机电系统、微动力系统、微控制系统等多种前沿技术于二体的先进飞行机器人，具有飞行效率高，机动性好，结构紧凑的优点，在民用与军用领域具有广泛应用前景。

仿生扑翼飞行器可以对森林、草原和农田上的火灾、虫灾以及空气污染等生态环境进行实时监测；可以进入人员不易进入地区，如地势险要战地，失火或出事故建筑物中等；特别是在军事领域，仿生扑翼飞行器可用于前沿战场侦察、巡逻、突袭、信号干扰及进行城市作战等。

但是，现有技术中，实现飞行性能接近或完全达到飞行生物的仿生扑翼飞行器还存在以下问题：运动模式不佳、扑翼结构复杂、重量较重、飞行不稳定、易受外界环境等因素干扰，适应能力差等。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种仿生飞行器，本发明解决的技术问题是如何使飞行器的飞行更加稳定。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种仿生飞行器，包括机身支架和穿设在机身支架上的中心轴，所述中心轴的前端设置有相机组件，所述中心轴的后端设置有尾翼，所述机身支架上固定有电池和机翼马达，所述机身支架的两侧设置有一对机翼骨架，其特征在于，所述机翼骨架的后端转动连接有主翼板，所述主翼板能够在方向控制马达的驱动下绕机翼骨架转动，所述机翼骨架的中部固连有多片沿机翼骨架走向间隔排列且相互平行的翼面板，所述翼面板呈翅形且翅尖朝后，相邻两个翼面板之间形成有稳流间隙，所述机翼马达能够驱动机翼骨架的前端使主翼板上下扇动。

区别于现有技术，本仿生飞行器通过在机翼骨架上设置主翼板和一排翼面板，利用两者的共同配合来模拟鸟类的翅膀羽翼，其中，主翼板为飞行器提供上升力和推力，并且主翼板转动连接在机翼骨架上，可以通过方向控制马达来绕机翼骨架转动，使得主翼板能够可以根据飞行环境的风向、风速来调整飞行倾角，从而使得飞行器能够适应不同飞行环境，提高飞行稳定性；同时，通过相互平行且沿机翼骨架走向间隔排列设置的一排翼面板，使得相邻两个翼面板之间形成稳流间隙，使得翼面板能够很好地对飞行气流进行梳理，然后配合上述主翼板的设计，使得飞行器在飞行过程中能够很好地应对气流变化，以此进一步提高飞行器飞行的稳定性；并且翼面板在随着机翼骨架上下扇动的过程中也能够为飞行器提供稳定的上升力；因此，本仿生飞行器通过以上设计，能够适应不同风向和风速的飞行环境要求，并且能够根据飞行环境调整到最佳的飞行姿态，从而使得飞行器的飞行更加稳定。

在上述的仿生飞行器中，所述翼面板的前侧具有弧形边一，所述翼面板的上侧具有弧形边二，所述翼面板的下侧具有直边和相对直边向下倾斜的斜边。通过以上翼面板的形状设计，弧形边一和弧形边二能够为飞行器提供稳定的上升力，使得飞行器上升飞行的过程更加稳定，从而使得飞行器的飞行更加稳定。

在上述的仿生飞行器中，所述翼面板上具有若干个沿翼面板长度方向布置的导流孔。上述导流孔的设计能够很好地对飞行器受到的侧向气流进行疏理，从而使得飞行器的飞行更加稳定。

在上述的仿生飞行器中，所述机翼骨架包括连杆一、连杆二、连杆三、连杆四、连杆五、连杆六和主翼末杆，所述主翼末杆上具有三角边一和三角边二，所述连杆一和连杆二相互平行，所述连杆三、连杆四、三角边一相互平行，所述连杆三的两端分别与连杆一内端和连杆二内端铰接，所述连杆四的两端分别与连杆一外端和连杆二外端铰接，所述连杆五和连杆六相互平行，所述连杆五的内端铰接在连杆一的外端上，所述连杆五的外端铰接在三角边一的上部，所述连杆六的内端铰接在连接杆二的外端上，所述连杆六的外端铰接在三角边一的下部，所述翼面板的前端具有连接槽，所述翼面板通过连接槽套设在连杆一和连杆二上，所述主翼板转动连接在主翼末杆的末端并能够在方向控制马达的驱动下绕主翼末杆转动，所述连杆一与机身支架转动连接，所述机翼马达能够驱动连杆二使主翼末杆上下摆动。机翼骨架采用上述设计，其中连杆一、连杆二、连杆三和连杆四形成第一个四连杆结构，连杆三、连杆五、连杆六和主翼末杆形成第二个四连杆结构，当机翼马达驱动连杆二时，通过上述四连杆机构的一系列传动，使得机翼骨架能够很好的模拟鸟类翅膀进行上下扇动，由于主翼板连接在主翼末杆上，翼面板连接在连杆一和连杆二上，从而使得主翼板和翼面板能够在机翼骨架的带动下为飞行器提供更加稳定有效的升力和推力，从而有利于提高飞行器的稳定性；并且，本主翼板没有全部覆盖在机翼骨架上，而是用一排翼面板替代，在提高飞行器稳定性的同时也能够减轻飞行器的重量；另外，上述翼面板通过连接槽的设计，拆装维修方便。

在上述的仿生飞行器中，所述机翼马达的转轴上固连有马达齿轮，所述中心轴上固连有主动齿轮，所述机身支架上固连有从动齿轮一和从动齿轮二，所述从动齿轮一上具有齿盘一和齿盘二，所述从动齿轮二上具有齿盘三和齿盘四，所述主动齿轮与齿盘一啮合连接，所述齿盘二与齿盘四啮合连接，所述齿盘一和齿盘三上均具有曲柄，所述曲柄上铰接有驱动杆，所述驱动杆的自由端铰接在对应的连杆二上。通过以上齿轮传动结构实现机翼马达对机翼骨架的驱动，使得左右两侧的机翼骨架能够同时进行上下扇动，保证飞行器的飞行平衡，从而保证飞行器飞行的稳定性。

在上述的仿生飞行器中，所述方向控制马达的转轴穿设且固连在主翼末杆的末端端部，所述主翼板上具有卡孔，所述方向控制马达的机体卡在卡孔内。通过上述设计，使得方向控制马达能够快速调整主翼板的飞行倾角，使得飞行器能够更加快速地应对飞行环境，达到飞行器稳定飞行的目的。

在上述的仿生飞行器中，所述尾翼转动连接在中心轴的后端，所述中心轴的后端端部设置有尾翼转动电机，所述尾翼转动电机的转轴穿设且固连在中心轴的后端端部，所述尾翼转动电机的机体上具有抵靠面，所述抵靠面抵靠在尾翼的下表面上。通过以上尾翼转动电机的设计，使得尾翼能够根据飞行环境的要求对飞行器的姿态进行相应调整，从而使得飞行器的飞行更加稳定。

在上述的仿生飞行器中，所述尾翼包括尾板和舵板，所述尾板的尾部具有凹口，所述舵板转动连接在凹口内，所述尾板和舵板之间设置尾翼舵电机，所述尾翼舵电机的转动轴穿设且固连在凹口的侧壁上，所述尾翼舵电机的机体上具有开口，所述舵板卡在所述开口内。通过以上舵板和尾翼舵板电机的设计，使得尾翼对飞行器姿态的调整能力更强，从而使得飞行器能够更好地适应飞行环境，进而使得飞行器的飞行更加稳定。

在上述的仿生飞行器中，所述机身支架包括前支架、后支架和固定在后支架上的电池安装架，所述电池固定在电池安装架内，所述前支架和后支架之间固连有两根对称布置的翅膀杆，所述翅膀杆穿设在对应的连杆一上并与连杆一转动连接，所述电池安装架内还具有两根对称布置的卡条，所述电池卡在两根卡条之间。通过以上机身支架结构的设计来保证飞行器结构和飞行过程的平衡性，其中电池除了为飞行器各电器供电外，还能够起到平衡块的作用，而上述卡条的设计使得电池在飞行过程不容易出现晃动，因此，通过以上设计，有利于保证飞行器在飞行过程中的稳定性。

在上述的仿生飞行器中，所述相机组件包括头舵电机、铰接在中心轴前端的相机云台、转动连接在相机云台下方的相机盘和固定在相机盘上的相机，所述头舵电机的电机轴上固连有叶片，所述叶片与相机云台之间设置有云台控制杆，所述云台控制杆的一端铰接在叶片上，所述云台控制杆的另一端铰接在相机云台上。通过以上设计，使得飞行器上的相机能够进行多角度拍摄。

与现有技术相比，本仿生飞行器具有以下优点：本仿生飞行器中主翼板、翼面板和尾翼的设计，使得本飞行器能够在不同风向和风速的飞行环境中稳定的飞行，并且本飞行器还能够根据飞行环境调整到最佳的飞行姿态，从而进一步提高飞行器的飞行稳定性。

附图说明

图1是本仿生飞行器的整体结构示意图一。

图2是图1中A处的局部放大图。

图3是图1中B处的局部放大图。

图4是本仿生飞行器的整体结构示意图二。

图5是图4中C处的局部放大图。

图6是本仿生飞行器中机翼骨架与翼面板的配合示意图。

图7是本仿生飞行器中翼面板的结构示意图。

图8是本仿生飞行器中尾翼的结构示意图。

图9是本仿生飞行器中机身支架的结构示意图。

图10是本仿生飞行器中电池安装架的结构示意图。

图中，1、机身支架；1a、前支架；1b、后支架；1c、电池安装架；1c1、卡条；1d、翅膀杆；2、中心轴；3、相机组件；31、头舵电机；311、叶片；32、相机云台；33、相机盘；34、相机；35、云台控制杆；4、尾翼；41、尾板；411、凹口；42、舵板；5、电池；6、机翼马达；7、机翼骨架；71、连杆一；72、连杆二；73、连杆三；74、连杆四；75、连杆五；76、连杆六；77、主翼末杆；771、三角边一；772、三角边二；8、主翼板；81、卡孔；9、翼面板；91、弧形边一；92、弧形边二；93、直边；94、斜边；9a、导流孔；9b、连接槽；10、稳流间隙；11、方向控制马达；12、马达齿轮；13、主动齿轮；14、从动齿轮一；141、齿盘一；142、齿盘二；15、从动齿轮二；151、齿盘三；152、齿盘四；16、曲柄；17、驱动杆；18、尾翼转动电机；19、尾翼舵电机。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本仿生飞行器包括机身支架1、前支架1a、后支架1b、电池安装架1c、卡条1c1、翅膀杆1d、中心轴2、相机组件3、头舵电机31、叶片311、相机云台32、相机盘33、相机34、云台控制杆35、尾翼4、尾板41、凹口411、舵板42、电池5、机翼马达6、机翼骨架7、连杆一71、连杆二72、连杆三73、连杆四74、连杆五75、连杆六76、主翼末杆77、三角边一771、三角边二772、主翼板8、卡孔81、翼面板9、弧形边一91、弧形边二92、直边93、斜边94、导流孔9a、连接槽9b、稳流间隙10、方向控制马达11、马达齿轮12、主动齿轮13、从动齿轮一14、齿盘一141、齿盘二142、从动齿轮二15、齿盘三151、齿盘四152、曲柄16、驱动杆17、尾翼转动电机18、尾翼舵电机19。

具体来说，如图1和图4所示，本仿生飞行器包括机身支架1和穿设在机身支架1上的中心轴2。机身支架1上固定有电池5和机翼马达6。机身支架1的两侧设置有一对机翼骨架7，机翼骨架7的后端转动连接有主翼板8，主翼板8能够在方向控制马达11的驱动下绕机翼骨架7转动，机翼骨架7的中部固连有多片沿机翼骨架7走向间隔排列且相互平行的翼面板9，翼面板9呈翅形且翅尖朝后，相邻两个翼面板9之间形成有稳流间隙10，机翼马达6能够驱动机翼骨架7的前端使主翼板8上下扇动。作为优选，如图7所示，翼面板9的前侧具有弧形边一91，翼面板9的上侧具有弧形边二92，翼面板9的下侧具有直边93和相对直边93向下倾斜的斜边94。翼面板9上具有若干个沿翼面板9长度方向布置的导流孔9a。每侧机翼骨架7上的翼面板9的侧边轮廓尺寸从里到外依次等距缩小。这样能够更好地适应气流变化，进一步提高飞行器的稳定性。

更具体地，如图6所示，机翼骨架7包括连杆一71、连杆二72、连杆三73、连杆四74、连杆五75、连杆六76和主翼末杆77，主翼末杆77上具有三角边一771和三角边二772，连杆一71和连杆二72相互平行，连杆三73、连杆四74、三角边一771相互平行，连杆三73的两端分别与连杆一71内端和连杆二72内端铰接，连杆四74的两端分别与连杆一71外端和连杆二72外端铰接，连杆五75和连杆六76相互平行，连杆五75的内端铰接在连杆一71的外端上，连杆五75的外端铰接在三角边一771的上部，连杆六76的内端铰接在连接杆二的外端上，连杆六76的外端铰接在三角边一771的下部，翼面板9的前端具有连接槽9b，翼面板9通过连接槽9b套设在连杆一71和连杆二72上。主翼板8转动连接在主翼末杆77的末端并能够在方向控制马达11的驱动下绕主翼末杆77转动，如图3所示，方向控制马达11的转轴穿设且固连在主翼末杆77的末端端部，主翼板8上具有卡孔81，方向控制马达11的机体卡在卡孔81内。

同时，连杆一71与机身支架1转动连接，机翼马达6能够驱动连杆二72使主翼末杆77上下摆动。如图2和图5所示，机翼马达6的转轴上固连有马达齿轮12，中心轴2上固连有主动齿轮13。机身支架1上固连有从动齿轮一14和从动齿轮二15，从动齿轮一14上具有齿盘一141和齿盘二142，从动齿轮二15上具有齿盘三151和齿盘四152，主动齿轮13与齿盘一141啮合连接，齿盘二142与齿盘四152啮合连接，齿盘一141和齿盘三151上均具有曲柄16，曲柄16上铰接有驱动杆17，驱动杆17的自由端铰接在对应的连杆二72上。

如图9和图10所示，机身支架1包括前支架1a、后支架1b和固定在后支架1b上的电池安装架1c，电池5固定在电池安装架1c内，前支架1a和后支架1b之间固连有两根对称布置的翅膀杆1d，翅膀杆1d穿设在对应的连杆一71上并与连杆一71转动连接，电池安装架1c内还具有两根对称布置的卡条1c1，电池5卡在两根卡条1c1之间。

如图2、图5和图8所示，中心轴2的前端设置有相机组件3，相机组件3包括头舵电机31、铰接在中心轴2前端的相机云台32、转动连接在相机云台32下方的相机盘33和固定在相机盘33上的相机34，头舵电机31的电机轴上固连有叶片311，叶片311与相机云台32之间设置有云台控制杆35，云台控制杆35的一端铰接在叶片311上，云台控制杆35的另一端铰接在相机云台32上。如图8所示，中心轴2的后端设置有尾翼4，尾翼4转动连接在中心轴2的后端，中心轴2的后端端部设置有尾翼转动电机18，尾翼转动电机18的转轴穿设且固连在中心轴2的后端端部，尾翼转动电机18的机体上具有抵靠面，抵靠面抵靠在尾翼4的下表面上。尾翼4包括尾板41和舵板42，尾板41的尾部具有凹口411，舵板42转动连接在凹口411内，尾板41和舵板42之间设置尾翼舵电机19，尾翼舵电机19的转动轴穿设且固连在凹口411的侧壁上，尾翼舵电机19的机体上具有开口，舵板42卡在开口内。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了机身支架1、前支架1a、后支架1b、电池安装架1c、卡条1c1、翅膀杆1d、中心轴2、相机组件3、头舵电机31、叶片311、相机云台32、相机盘33、相机34、云台控制杆35、尾翼4、尾板41、凹口411、舵板42、电池5、机翼马达6、机翼骨架7、连杆一71、连杆二72、连杆三73、连杆四74、连杆五75、连杆六76、主翼末杆77、三角边一771、三角边二772、主翼板8、卡孔81、翼面板9、弧形边一91、弧形边二92、直边93、斜边94、导流孔9a、连接槽9b、稳流间隙10、方向控制马达11、马达齿轮12、主动齿轮13、从动齿轮一14、齿盘一141、齿盘二142、从动齿轮二15、齿盘三151、齿盘四152、曲柄16、驱动杆17、尾翼转动电机18、尾翼舵电机19等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。