一种扑翼机的弹跳起飞装置的制作方法

本实用新型的目的是提供一种扑翼机的弹跳起飞装置，可应用于仿生机器人领域尤其是可变性的仿生扑翼机领域。

背景技术：

随着科学探索的进一步深入，在低速低雷诺数的环境中，鸟类的扑翼飞行相较于传统的固定翼或者旋翼的飞行方式是具有很大优势的，因此通过模仿鸟类的飞行方式，从而使得扑翼机应运而生。鸟类在飞行时可以通过双腿的弹起使得身体腾空，从而完成起飞，但是目前的扑翼机只能通过手抛等的方式起飞，无法实现完全自主的起飞，同时扑翼机在降落后也将无法自主复飞，不利于扑翼机的自主飞行。

技术实现要素：

为了提高扑翼机的自主飞行能力，本实用新型提供了一种基于可压缩弹簧的扑翼机的弹跳起飞装置。

本实用新型的一种扑翼机的弹跳起飞装置，包括机身底板、弹跳底座、轴、弹簧安装板、弹簧、机身导槽、电机安装板、第二电机、第二齿轮、第二齿条；机身底板用来将扑翼机与弹跳装置固定在一起，轴下端与弹跳底座固定，上端插入机身底板，弹簧安装板固定于轴上，弹簧穿套在轴上安装于弹簧安装板和机身底板之间，在轴上部沿轴向固定有第二齿条，第二齿轮固定在第二电机的电机轴上，第二电机固定于电机安装板上，电机安装板安装在机身导槽内，电机安装板可被驱动沿机身导槽平移运动，当电机安装板移动至工作位置时恰好可使第二齿轮与第二齿条相互啮合。

进一步的，该装置还包括弹跳上臂、弹跳下臂、碰撞开关、弹跳上臂上端与机身底板铰接，下端与弹跳下臂相互铰接，弹跳下臂铰接于弹跳底座上，碰撞开关固定安装在弹跳底座上。

进一步的，轴所处的位置与扑翼机的重心位置相一致，即轴的中心线与扑翼机的重心所在的铅垂线相一致。

进一步的，该装置还包括第一电机、第一齿轮，第一齿条，第一齿条固定在电机安装板上，第一齿轮固定安装于第一电机的电机轴上，随着第一电机转动，并且第一齿轮始终与第一齿条相互啮合，由第一电机通过齿轮齿条啮合驱动电机安装板沿机身导槽平移运动。

进一步的，所述的轴共设有两根，两根轴平行设置，每根轴上均设置有第二齿条并套设有弹簧，第二电机的两端均固定第二齿轮，由齿轮齿条啮合驱动压缩弹簧。

进一步的，第二电机刚运动到工作位置时，第二齿条只有一个齿可以与第二齿轮相互啮合，避免发生啮合错位。

本实用新型的有益效果在于：第一，扑翼机可以通过弹跳的方式实现自主起飞；第二，弹跳装置可以使得扑翼机在向下压缩弹簧与向上弹起的过程中，都沿着阶梯轴的中心线运动，即沿着重心所在的铅垂线运动，保证了弹跳起飞的稳定性；第三，弹跳装置在未工作时具有很好的弹性，可以有效减小降落时的冲击载荷。

附图说明

为了更清楚地说明

本技术：
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本实用新型装置的一种具体结构示意图；

图2是工作原理示意图；

图3是弹簧被压缩到最低位置时的结构示意图；

图4是第二电机的初始位置；

图5是第二电机的工作位置。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，一种扑翼机的弹跳起飞装置，包括机身底板1、弹跳上臂2、弹跳下臂3、碰撞开关4、弹跳底座5、阶梯轴6、弹簧安装板7、弹簧8、第一电机9、第一齿轮10，第一齿条11、机身导槽12、电机安装板13、第二电机14、第二齿轮15、第二齿条16；机身底板1用来将扑翼机与弹跳装置固定在一起，下方两侧分别铰接了弹跳上臂2，弹跳上臂2与弹跳下臂3相互铰接，弹跳下臂3铰接于弹跳底座5上，弹跳底座5上固定安装有碰撞开关4以及阶梯轴6，弹簧安装板7固定于阶梯轴6上，弹簧套设于阶梯轴上安装于弹簧安装板7与机身底板1之间，在阶梯轴6上端，固定连接了第二齿条16，第二齿轮15固定连接在第二电机14的电机轴上，随第二电机14转动，第二电机14固定于电机安装板13一端，可以在机身导槽12内平移运动，在第二电机14平移至工作位置处时恰好可以使得第二齿轮15与第二齿条16相互啮合，电机安装板13另一端固定连接了第一齿条11，第一齿轮10固定安装于第一电机9的电机轴上，随着第一电机9转动，并且与第一齿条11相互啮合，通过第一齿轮10的转动，可以改变第一电机的位置。

如图1和图2所示，在第二电机14由初始位置平移至工作位置时，可以与第二齿条16相互啮合，第二齿轮15通过转动沿着第二齿条16向下移动，带动机身底板1及其上的所有零件一起向下移动，弹簧8会在这一过程中被压缩，积累弹性势能，同时弹跳上臂2与弹跳下臂3也发生相对转动，当下移使得弹跳下臂3转动至触发碰撞开关4后，第二电机14停止转动，下移过程结束。

如图2和图3所示，当下移使得弹跳下臂3转动而触发碰撞开关4后，第一电机9开始转动，带动第一齿轮10转动，第一齿条11在第一齿轮10的带动下发生移动，从而使得第二电机14开始向初始位置移动，第二齿轮15与第二齿条16从啮合位置分离，弹簧8由于储存了弹性势能，因此在第二齿轮15与第二齿条16分离后，弹簧弹起，从而带动整个装置向上运动，完成弹跳起飞。

如图2所示，该装置的弹簧只能沿着阶梯轴的中心线被压缩或者弹起，而不会沿其他方向压缩或者弹起，而阶梯轴的中心线与扑翼机的重心所在的铅垂线相一致。此外，在阶梯轴的顶端应固定设置有挡块进行限位。

如图5所示，第二电机刚运动到工作位置时，第二齿条只有一个齿可以与第二齿轮相互啮合，避免发生啮合错位。

技术特征：

1.一种扑翼机的弹跳起飞装置，其特征在于，包括机身底板（1）、弹跳底座（5）、轴（6）、弹簧安装板（7）、弹簧（8）、机身导槽（12）、电机安装板（13）、第二电机（14）、第二齿轮（15）、第二齿条（16）；机身底板（1）用来将扑翼机与弹跳装置固定在一起，轴（6）下端与弹跳底座（5）固定，上端插入机身底板（1），弹簧安装板（7）固定于轴（6）上，弹簧（8）穿套在轴（6）上安装于弹簧安装板（7）和机身底板（1）之间，在轴（6）上部沿轴向固定有第二齿条（16），第二齿轮（15）固定在第二电机（14）的电机轴上，第二电机（14）固定于电机安装板（13）上，电机安装板（13）安装在机身导槽（12）内，电机安装板（13）可被驱动沿机身导槽（12）平移运动，当电机安装板（13）移动至工作位置时恰好可使第二齿轮（15）与第二齿条（16）相互啮合。

2.根据权利要求1所述的扑翼机的弹跳起飞装置，其特征在于：该装置还包括弹跳上臂（2）、弹跳下臂（3）、碰撞开关（4）、弹跳上臂（2）上端与机身底板（1）铰接，下端与弹跳下臂（3）相互铰接，弹跳下臂（3）铰接于弹跳底座（5）上，碰撞开关（4）固定安装在弹跳底座（5）上。

3.根据权利要求1所述的扑翼机的弹跳起飞装置，其特征在于：轴（6）所处的位置与扑翼机的重心位置相一致。

4.根据权利要求1所述的扑翼机的弹跳起飞装置，其特征在于：该装置还包括第一电机（9）、第一齿轮（10），第一齿条（11），第一齿条（11）固定在电机安装板（13）上，第一齿轮（10）固定安装于第一电机（9）的电机轴上，随着第一电机（9）转动，并且第一齿轮（10）始终与第一齿条（11）相互啮合，由第一电机（9）通过齿轮齿条啮合驱动电机安装板（13）沿机身导槽（12）平移运动。

5.根据权利要求1所述的扑翼机的弹跳起飞装置，其特征在于：所述的轴（6）采用阶梯轴。

6.根据权利要求1所述的扑翼机的弹跳起飞装置，其特征在于：所述的轴（6）共设有两根，两根轴（6）平行设置，每根轴上均设置有第二齿条并套设有弹簧（8），第二电机（14）的两端均固定第二齿轮（15），由齿轮齿条啮合驱动压缩弹簧（8）。

7.根据权利要求1所述的扑翼机的弹跳起飞装置，其特征在于：所述的电机安装板（13）刚运动到工作位置时，第二齿条（16）恰好只有一个齿与第二齿轮（15）相互啮合。

技术总结
本实用新型公开了一种扑翼机的弹跳起飞装置，包括机身底板、弹跳底座、轴、弹簧安装板、弹簧、机身导槽、电机安装板、第二电机、第二齿轮、第二齿条；轴下端与弹跳底座固定，上端插入机身底板，弹簧安装板固定于轴上，在轴上部沿轴向固定有第二齿条，第二齿轮固定在第二电机的电机轴上，第二电机固定于电机安装板上，电机安装板安装在机身导槽内，电机安装板可被驱动沿机身导槽平移运动，第二电机转动通过齿轮齿条传动压缩弹簧积累弹性势能，当第二齿轮与第二齿条分离开来，弹簧会在其分离之后迅速向上弹起，从而带动整体向上运动，完成弹跳过程。本实用新型的装置可实现小型扑翼机通过弹跳的方式自主起飞。

技术研发人员：赵乾;吴昌聚;陈伟芳
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2019.09.03
技术公布日：2020.09.04