一种八字轨迹扑翼机构及微型扑翼飞行器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及扑翼机构，尤其涉及一种八字轨迹扑翼机构及微型扑翼飞行器。
【背景技术】
[0002]微型飞行器作为无人飞行器的一种，活动范围通常设计在室内和城市，以救援、侦察和监视为主。在90年代初，美国国防高级研宄计局(简称DARPA)开始了对微型飞行器的研宄，并把研宄方向集中在军事和导航方面。在此，DARPA为微型飞行器提出了一些定义:飞行器翼展和长度不能多于6英寸(152mm)，总重量在80-150克之间，并能持续飞行20-60分钟。除此之外，飞行器需要能携带实时成像摄影机、红外线传感器或雷达通讯以便执行任务，例如在灾难现场收集数据。微型飞行器亦需要有足够电能作长时间任务，飞行速度最好能达致30-60km/h。在军事用途方面，由于收集情报需要深入敌境，士兵在执勤时遇险的机会非常高。而微型飞行器正好是低空搜寻拍摄的最好武器。在大城市的军事战中，微型飞行器能灵活地穿过重重高楼进行侦察或监视。在核反应堆或化学反应堆侦察方面，微型飞行器能携带摄影机进行任务，避免人类直接与辐射接触。微型飞行器亦能配合全球定住系统(GPS)，以便快速传送数据位置方便分析。
[0003]微型飞行器中最关键的就是扑翼机构，扑翼机构的设计直接决定飞行器的的飞行速度，现有技术中扑翼机构一般采用简单的直线轨迹或弧形轨迹扑翼，扑翼机构的灵活性小，且传统扑翼运动无法在一个扑翼周期里同时产生升力和推力，扑翼运动的效率低。
[0004]因此，如何设计一种灵活性大、速度快且飞行效率高的八字轨迹扑翼机构及使用该扑翼机构的微型扑翼飞行器是业界亟待解决的技术问题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型针对上述问题提供了一种灵活性大、速度快且飞行效率高的八字轨迹扑翼机构及微型扑翼飞行器。
[0006]本实用新型提出的技术方案是，设计一种八字轨迹扑翼机构，包括:机架、设于机架上方的机翼、设于机架后方的尾翼及固定于机架上的驱动电机，机翼由对称设置的两摇杆及分别设于两摇杆外端上的两扑翼构成，机翼与驱动电机之间设有齿轮传动组件及连杆组件传动。齿轮传动组件包括:与驱动电机输出轴连接的主动轮、与主动轮传动连接的从动轮。连杆组件包括:首尾相互铰接的四个连杆；第一连杆第一端铰接固定于主动轮圆心、第二端径向铰接于主动轮上，第二连杆第一端铰接于从动轮圆心、第二端径向铰接于从动轮上，第三、四连杆铰接于第一、二连杆的第二端之间。两摇杆内端与第三、四连杆的铰接点传动连接，第三、四连杆带动摇杆作二维八字轨迹运动。
[0007]连杆组件还包括:第五、六连杆；第五连杆第一端铰接于第三、四连杆的铰接点，第六连杆第一端铰接于主动轮圆心，第五、六连杆的第二端铰接连接。第五连杆第一端固定设有一转轴，转轴一端凸出第五连杆第一端、另一端活动伸出第三、四连杆铰接点，两摇杆内端分别与转轴的两端固定连接，第五、六连杆带动摇杆作俯仰转动运动。
[0008]两摇杆内端分别穿过两球副套筒，摇杆上固定设有与球副套筒配合的滚动球，球副套筒底端与机架铰接。两摇杆内端与转轴之间分别固定设有两万向节传动装置。摇杆通过连杆组件、万向节传动装置和球副套筒作三维八字轨迹运动。
[0009]万向节传动装置由十字型轴和两个连杆套构成，两个连杆套分别活动套在十字型轴的两个垂直轴上，摇杆和转轴分别与两个连杆套固定连接。
[0010]尾翼由底板和垂直设于底板上的立板构成，立板后端铰接设有垂直控制面，底板后端铰接设有水平控制面，立板前端设有控制垂直控制面左右转动的方向舵机、控制水平控制面上下转动的升降舵机，方向舵机、升降舵机分别通过拉杆拉动垂直控制面、水平控制面转动。
[0011]驱动电机锂聚合物电池驱动。
[0012]本实用新型还提供了一种微型扑翼飞行器，包括上述的八字轨迹扑翼机构。
[0013]与现有技术相比，本实用新型在扑翼机构上设置有连杆组件、齿轮传动组件、球副套筒及万向节传动装置，由连杆组件带动摇杆作二维八字轨迹扑动及翼面扭转，由球副套筒和万向节传动装置实现摇杆的三维八字轨迹扑动，比传统扑翼机构的速度快且飞行效率尚O
【附图说明】
[0014]下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中:
[0015]图1是本实用新型立体示意图；
[0016]图2是本实用新型连杆组件和齿轮传动组件的连接示意图；
[0017]图3是本实用新型摇杆与球副套筒、万向节传动装置的连接示意图；
[0018]图4是本实用新型万向节传动装置的连接示意图；
[0019]图5是本实用新型尾翼的结构连接示意图。
【具体实施方式】
[0020]在本实用新型中，研宄重点主要集中在仿生物扑翼机构的实现。八字型轨迹运动机构是仿生物扑翼机构的其中一种，以蜂鸟作为蓝本，其悬停空中的特性能提供微型飞器更多灵活性。除此之外，研宄发现，八字型扑翼轨迹配合特定的翼面反转动作，能在一个扑翼周期里同时产生升力和推力，比传统扑翼运动更有效率。
[0021]具体如图1所示，本实用新型提出的八字轨迹扑翼机构，包括:机架1、设于机架I上方的机翼、设于机架I后方的尾翼2及固定于机架上的驱动电机3，机翼由对称设置的两摇杆4及分别设于两摇杆外端上的两扑翼5构成，机翼5与驱动电机3之间设有齿轮传动组件及连杆组件传动。由驱动电机3提供动力，齿轮传动组件带动连杆组件运动，再由连杆组件推动机翼完成扑动。
[0022]如图2所示，齿轮传动组件包括:与驱动电机3输出轴连接的主动轮6、与主动轮6传动连接的从动轮7。其中，驱动电机3由锂聚合物电池驱动，固定设于机架I的一侧，齿轮传动组件及连杆组件设于机架I的另一侧，驱动电机3输出轴穿过机架I与主动轮6连接，机架I上设有与驱动电机3输出轴配合的轴承。
[0023]连杆组件包括:首尾相互铰接的四个连杆。第一连杆8第一端铰接于主动轮6圆心、第二端径向铰接于主动轮6上，第二连杆9第一端铰接于从动轮7圆心、第二端径向铰接于从动轮7上，第三、四连杆铰接于第一、二连杆的第二端之间。其中，第三连杆10—端与第一连杆8铰接，第四连杆11 一端与第二连杆9铰接。第一、二、三、四连