一种平移式仿生扑翼装置的制作方法

本实用新型涉及仿生扑翼机器人领域，具体地讲是一种平移式仿生扑翼装置。

背景技术：

鸟类在飞行过程中，其扑翼上的羽毛会随着扑翼的上摆、下摆而舒展、收拢。当扑翼上摆时，羽片会随之展开，以便扑翼上、下方的空气流通进行排风，减小空气阻力；当扑翼下摆时，羽毛会随之闭合，以使扑翼下方的空气聚集进行兜风，增大扑翼下方的浮力。目前由于大部分扑翼没有充分考虑排风、兜风原理，因此其工作效率受到了一定限制。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种平移式仿生扑翼装置，通过羽片的平移运动，实现扑翼上摆、下摆时的排风、兜风，以减小空气阻力，增大空气浮力，从而提升工作效率，有利于实现仿生扑翼机器人的高空、长距离飞行。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种平移式仿生扑翼装置，包括翼状的外框架，所述外框架内侧并排平铺固定有若干固定羽片，相邻固定羽片之间、固定羽片与外框架之间均贴合，所述固定羽片左侧开设有排风口，排风口上设有可滑动的活动羽片，活动羽片的大小不小于排风口。所述固定羽片与外框架连接的两侧的底部设有滑板，所述滑板固定于固定羽片上，活动羽片夹设于滑板与固定羽片之间。所述活动羽片的底端固定嵌有滚轮或滚珠，可以在滑板上滚动。所述各活动羽片底部均设有一竖杆，所述各竖杆由一横杆相连接。所述活动羽片左侧边沿上固定设有右电磁铁。所述固定羽片右侧边沿与右电磁铁位置相对处，固定设有与右电磁铁配合使用的左电磁铁。所述活动羽片可在左电磁铁、右电磁铁的吸力或斥力作用下，向左或向右平移关闭或打开排风口。

进一步地，所述外框架的形状为U形，所述固定羽片和活动羽片的横截面均具有向上隆起的弧度。固定羽片和活动羽片向上隆起的弧度，能够减小扑翼所受的空气阻力，增大所受的空气浮力，从而有利于提升仿生扑翼机器人的飞行性能。

进一步地，为提高气流通过扑翼的速度，所述排风口的面积略小于固定羽片右半侧面积。一方面可以保证活动羽片在固定羽片下方滑动，另一方面可以实现排风面积最大化，增加进风量，提升工作效率。

进一步地，所述固定羽片与外框架相连接的一边，设有垂直于固定羽片上表面的侧边。设置的侧边能够减少空气从固定羽片两侧逸散，有效增加兜风的效果。

进一步地，所述固定羽片上方、活动羽片下方设有风速传感器、风压传感器中的一种或多种，所述风速传感器或风压传感器固定于固定羽片、活动羽片上。通过风速传感器或风压传感器可以对飞行时的风速或风压进行实时监测，以便根据监测数据控制排风口的开闭。

进一步地，所述活动羽片采用轻、薄并具有一定强度和韧度的木质板材或复合金属材料或复合塑料制成，其厚度为1～5mm。

进一步地，所述左电磁铁的右侧侧面上或右电磁铁的左侧侧面上均匀设有若干缓冲隔离垫，所述缓冲隔离垫采用橡胶或硅胶制成。

本实用新型的工作原理及有益效果如下：本实用新型通过左电磁铁与右电磁铁之间的吸力、斥力，使得活动羽片向左、向右移动，从而关闭、打开排风口进行兜风、排风。在扑翼上摆过程中，排风口被打开，扑翼上方的空气从排风口中排出，从而减小了扑翼上方的空气阻力；当扑翼摆动至最上端时，活动羽片与固定羽片相贴合，排风口被关闭；在扑翼整个下摆过程中，排风口始终处于闭合状态，扑翼下方的空气被兜住，增加扑翼下方的空气浮力，从而提升扑翼的工作效率。本实用新型结构简单、便于加工、安装与控制，维修成本低，利于实现仿生扑翼机器人的高空、长距离飞行。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例整体示意图；

图2为本实用新型具体实施例排风口打开状态图；

图3为本实用新型具体实施例图2中A处放大图；

图4为本实用新型具体实施例左视图；

图5为本实用新型具体实施例图4中B处放大图；

图6为本实用新型具体实施例底部结构图。

图中所示：外框架1、固定羽片2、活动羽片3、右电磁铁4、左电磁铁5、排风口6、滑板7、竖杆8、缓冲隔离垫9、滚珠10、风速传感器11、横杆12。

具体实施方式

如图1所示，本实施例主要由外框架1、左电磁铁5、右电磁铁4、若干固定羽片2及活动羽片3等零部件组成。结合图2所示，固定羽片2的面积从左到右逐渐缩减，依次设在外框架1内侧，每片固定羽片2为与外框架1形状相适应的向上隆起的弧形片。固定羽片2的左侧设有排风口6；固定羽片2的两侧底部设有与上表面相垂直的侧边，侧边便于扑翼兜风，增加扑翼受到的浮力。向上隆起的活动羽片3滑动设置在固定羽片2底部，其大小不小于排风口6；活动羽片3采用轻、薄并具有一定强度和韧度的木质板材或复合金属材料或复合塑料制成，其厚度为1～5mm。

结合图3、图4、图5、图6所示，本实施例中，固定羽片2两侧底部设有滑板7，活动羽片3夹设于滑板7与固定羽片2之间，并可在滑板7与固定羽片2的间隙中滑动。活动羽片3与滑板7的接触面上设有若干滚珠10，从而减小活动羽片3滑动时的摩擦力，并降低磨损。各活动羽片3底部均设有一竖杆8，各竖杆8由一横杆12相连接，从而实现各活动羽片3的联动。每一固定羽片2的右侧、活动羽片3的左侧分别设有成对的左电磁铁5、右电磁铁4，左电磁铁5与右电磁铁4位置相对；其中右电磁铁4的左侧面上设有2个对称分布的缓冲隔离垫9，缓冲隔离垫9采用橡胶或硅胶材质制成，用于左电磁铁5、右电磁铁4吸合时的隔离，避免发生强烈碰撞，造成损坏。固定羽片2的上表面、活动羽片3的下表面分别固定有一个风速传感器11，风速传感器11用于对扑翼上、下方的风速进行监测，监测数据用于判断扑翼上、下摆动的状态，从而控制左电磁铁5、右电磁铁4的吸力或斥力，以闭合或打开排风口6。

扑翼从最底端摆动至最高端的过程中，包括三种状态：第一种状态为扑翼从最底端向上摆动时，成对的左电磁铁5与右电磁铁4（为便于表述，下述记为左电磁铁5一与右电磁铁4一）均通入正向电流，与该对电磁铁相邻的左电磁铁5与右电磁铁4均通入负向电流（为便于表述，下述记为左电磁铁5二与右电磁铁4二），这样左电磁铁5一与右电磁铁4一之间产生斥力，相邻的、非成对的右电磁铁4一与左电磁铁5二之间产生吸力，活动羽片3在斥力、吸力的作用下向右移动，排风口6被逐渐打开；第二种状态为当扑翼即将摆动至最高点时，左电磁铁5一与右电磁铁4二通入正向电流，右电磁铁4一与左磁铁5二通入负向电流，活动羽片3在吸力、斥力的作用下向左移动，排风口6被逐渐关闭；第三种状态为当扑翼摆动至最高点时，活动羽片3移动至最左端，活动羽片3与固定羽片2紧密贴合，排风口6被完全关闭。在扑翼上摆过程中，扑翼上方的空气从排风口6中排出，减小扑翼上方的空气阻力，提高工作效率。

在扑翼向下摆动的整个过程中，保持上述第三种状态中左电磁铁5与右电磁铁4的电流方向不变，活动羽片3与固定羽片2始终紧密相贴，排风口6处于闭合状态，将扑翼下方的空气兜住，增加空气浮力，提高工作效率，以利于仿生扑翼机器人的高空、长距离的飞行。

本实用新型采用风速传感器传感器11监测扑翼上、下方的风速，以此判断扑翼上、下摆动状态，通过左电磁铁5与右电磁铁4之间的斥力或吸力，使得活动羽片3向右或向左移动，打开或关闭排风口6，实现扑翼上摆、下摆时的排风、兜风，从而减小扑翼的阻力，增加扑翼的浮力，提升扑翼工作效率。本装置结构简单、体积轻巧、便于加工、安装与控制，利于实现各类仿生扑翼机器人高空、长距离的持续飞行，尤其适用于微型或小型仿生扑翼机器人。