本发明涉及一种新型扑翼扑动结构，尤其是一种可变幅度及俯仰角的新型扑翼扑动结构，该结构能用在仿生扑翼机上，使其实现悬停、前进、后退、转向、上升、下降等复杂运动姿态的控制及切换。
背景技术：
目前，在仿生扑翼机上的传统扑动结构是曲柄拉杆结构，如图1所示。
应用曲柄拉杆结构的仿生扑翼机只能实现单向运动，无法实现悬停、前进、后退、转向、上升、下降等复杂运动姿态的控制及切换，这对于扑翼机的运动限制非常大，使实用价值降低。
技术实现要素：
为克服应用传统曲柄拉杆结构的仿生扑翼机无法实现悬停、前进、后退、转向、上升、下降等复杂运动姿态控制及切换的不足，本发明提供一种可变幅度及俯仰角的新型扑翼扑动结构，该结构控制简单，能在不显著增加重量的前提下，使仿生扑翼机实现悬停、前进、后退、转向、上升、下降等复杂运动姿态的控制及切换。
本发明所采用的技术方案是：
一种可变幅度及俯仰角的新型扑翼扑动结构，包括翅架、传动结构、变幅结构、及变角结构；传动结构用于驱动翅架做上下扑动，变幅结构用于改变翅架的扑动幅度，变角结构用于驱动翅架进行整体转动以改变翅架俯仰角。
上述技术方案中，进一步的，所述的传动结构包括曲柄轴，曲柄轴前端弯曲呈曲柄，后端用于连接动力输入使曲柄轴转动；翅架上固定有两根平行杆，曲柄轴前端插入两平行杆间。曲柄轴转动，其前端呈锥状转动，从而带到翅架正弦状扑动。
进一步的，所述的变幅结构包括通过轴承套于曲柄轴上的蜗轮蜗杆组合，所述的变角结构包括方体，方体套于蜗杆上且二者轴向固定径向可相对转动，方体前端与翅架铰接，蜗轮转动驱动蜗杆沿轴向移动带动方体轴向移动从而改变翅架扑动幅度，方体上施加外力使其旋转从而改变翅架俯仰角。
进一步的，所述的蜗杆上固定有固定套，蜗杆前端圆周设有勾状凸起，通过勾状凸起与固定套一同限制方体的轴向移动，另外为了使得安装方便，在蜗杆前端圆周上开设有若干轴向滑槽，前端内部同轴设有滑槽套，滑槽套上设有与蜗杆上滑槽等量的凸起，凸起嵌于滑槽内，滑槽套与曲柄轴间通过轴承连接。
进一步的，在蜗轮上通过轴承连接有变角齿轮，变角齿轮上固定有平行于曲柄轴轴向的滑动杆，方体套于滑动杆上并可沿滑动杆滑动。
工作时，可通过舵机带动涡轮转动，实现蜗杆轴向移动。方体绞连接翅架并与蜗杆轴向固定，蜗杆的轴向移动带动连接的方体，进而带动翅架轴向移动。此时翅架双驱动杆与曲轴的贴合位置p会发生变动，曲柄轴上贴合位置p的旋转半径r产生变化，而翅架的扑动幅度a等于旋转半径r，从而实现扑动幅度的改变。通过舵机带动变角齿轮转动，变角齿轮与方体通过若干固定杆径向固定，方体即随之转动，实现翅架的转动。翅架中心对称面与水平面的夹角为俯仰角α，俯仰角α随翅架的转动而发生改变。
本发明通过三者轴承连接实现，轴承连接能提供连接零件间轴向固定而径向不固定的需求。本发明可实现变幅、变角和翅翼扑动三者独立工作互不干扰，具体工作时可将滑槽套与轴套固定连接，轴套套于曲柄轴上，轴套与扑翼机架固定连接实现滑槽套轴向和径向固定，通过本发明的结构带动扑翼机架实现悬停、前进、后退、转向、上升、下降等复杂运动姿态。
本发明的有益效果是，在翅翼扑动过程中可通过本发明的结构实现翅翼扑动的幅度和俯仰角变化，总体结构小巧，重量轻。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1是传统扑动结构的结构示意图；
图2是本发明一种具体实施例的传动原理图。图中动力输入由电机提供，舵机动力输入分别由相应舵机提供，扑动输出为正弦扑动。
图3是本发明图2实施例的半剖面图。
图4是本发明图2实施例的俯视图。
图5是本发明图2实施例中传动齿轮(1)的零件视图。从左到右从上到下依次是前视图、半剖视图、俯视图和正三轴测图。
图6是本发明图2实施例中扑翼机架(3)的零件视图。从左到右依次是半剖视图、正三轴测图和俯视图。此零件是扑翼机架的部分截取。
图7是本发明图2实施例中涡轮(4)的零件视图。从左到右从上到下依次是后视图、半剖视图、俯视图和正三轴测图。
图8是本发明图2实施例中变角齿轮(6)的零件视图。从左到右从上到下依次是正三轴测图、简单剖视图、俯视图和右视图。
图9是本发明图2实施例中蜗杆(8)的零件视图。从左到右从上到下依次是俯视图、前视图、正三轴测图和简单剖视图。
图10是本发明图2实施例中滑槽套(10)的零件视图。从左到右从上到下依次是俯视图、前视图、简单剖视图和正三轴测图。
图11是本发明图2实施例中方体(11)的零件视图。从左到右从上到下依次是仰视图、正三轴测图、局部剖视图和右视图。
图12是本发明图2实施例中翅架(13)的零件视图。从左到右依次是俯视图、右视图和正三轴测图。
图中：1.传动齿轮；2.轴套；3.扑翼机架；4.涡轮；5.轴承1；6.变角齿轮；7.轴承2；8.蜗杆；9.固定套；10.滑槽套；11.方体；12.轴承3；13.翅架；14.曲柄轴；
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
本发明的可变幅度及俯仰角的新型扑翼扑动结构，包括翅架、传动结构、变幅结构、及变角结构；传动结构用于驱动翅架做上下扑动，变幅结构用于改变翅架的扑动幅度，变角结构用于驱动翅架进行整体转动以改变翅架俯仰角。在图2所示实施例中，传动齿轮1与曲柄轴14固定连接输入动力，曲柄轴前端成一角度做圆锥状旋转，曲柄轴插入翅架13的两根平行杆间，翅架通过两根平行杆被曲柄轴14带动做上下正弦扑动输出，翅翼由连接孔位连接翅架13，进而被带动。
涡轮4由舵机上下动力输入而转动，带动蜗杆8沿轴向前后移动。结合图2，固定套9与蜗杆8固定连接，蜗杆8前端勾状结构同固定套9限定方体11的前后移动，故方体11可在蜗杆8上转动但不能前后移动。蜗杆8由此带动方体11轴向前后移动，进而完成带动翅架13轴向移动。此时翅架13两根杆与曲柄轴14曲柄部分的贴合位置p发生变动，贴合位置p的旋转半径r产生变化，而翅架13的扑动幅度a等于旋转半径r，从而实现扑动幅度的改变。
变角齿轮6由舵机转动动力输入而转动，四根杆与变角齿轮6上的四个孔位固定连接，方体11在四根杆上可滑动，由于方体11被四根杆限制了自由转动，变角齿轮6的转动带动了方体11的转动，从而实现翅架13转动。翅架13中心对称面与水平面的夹角为俯仰角α，俯仰角α随着翅架的转动而改变。从而实现了翅翼俯仰角的改变。
在蜗杆8前端圆周上开设有若干轴向滑槽，前端内部同轴设有滑槽套9，滑槽套9上设有与蜗杆上滑槽等量的凸起，凸起嵌于滑槽内，在图3的半剖视图中，轴套2仅与扑翼机架3、滑槽套10和轴承15固定连接，滑槽套10由此限制了轴向移动和转动，同时轴承15与涡轮4连接，使涡轮4限定了轴向位置但可转动。滑槽套10与涡轮4的相对位置固定，且滑槽套10不可转动，蜗杆8可正常移动。曲柄轴14在轴套2内部转动，为尽量不产生摩擦，应使轴径足够小于轴套2内径，或可在二者间填充润滑油。蜗杆前部滑槽在滑槽套凸起上可实现轴向移动但径向固定，涡轮通过轴承与轴套轴向固定但仍可径向转动，变角齿轮通过轴承与涡轮前部轴向固定但仍可径向转动，方体与蜗杆前部轴向固定但仍可径向转动。最终能够达到变幅、变角和翅翼扑动结构的独立工作而互不干扰。