专利名称：一种微型扑翼飞行器的扑翼机构及微型扑翼飞行器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及扑翼机构，尤其涉及ー种微型扑翼飞行器的扑翼机构及具有该扑翼机构的微型扑翼飞行器。
背景技术：
1992年，美国国防高级研究计划局(DAPRA)在美军智库兰德公司(RAND)举办一次未来军事会议上提出了微型飞行器(MAV)的概念飞行器的各个方向尺寸不超过15厘米，重量小于100克，有效载荷1-18克，巡航速度30-60公里/小时，续航时间20-60分钟，最大航程为1-10公里。经过一系列研讨会，专家们一致 认为MAV应有ー下特点(I)应是适合军用的系统；(2)能携帯全天候的近距离成像系统，分辨率应足以使操作人员分辨出发送区内的重要细节；(3)应具有准确确定地理位置的能力；(4)重量轻、坚固耐用，以便能够放在士兵的背包里携帯；(5)价格低廉，甚至可一次性使用；(6)隐蔽性好，不易被敌人发现，不应暴露使用人员的位置。概念ー经提出就得到广泛关注各国专家先后研制出“iBird-bot，，,“Microrobotic Fly，，,“蜂鸟 NAV，，“Delfly Micro” “SmartBird”等一系列仿生扑翼飞行器，在仿生前飞，后退，悬停等高难度动作方面有了技术性的突破。微型飞行器按运动机构不同分为固定翼飞行器、旋翼飞行器和仿生扑翼飞行器。从仿生学角度讲在微小尺寸下，扑翼飞行器相对于固定翼飞行器和旋翼飞行器有着更好的飞行性能。微型扑翼飞行器结构尺寸与小型鸟类或昆虫比较接近。从仿生学角度讲小型鸟类和昆虫的翅膀运动有三种上下扑动、沿飞行方向前后运动(与上下扑动运动的合运动为“O”型，“8”字型，双“8”字型)，沿翅根方向的扭转运动以及折翼运动等等。现行的微型飞行器主要应用单曲柄双摇杆机构，只能实现简单的上下扑动，并且机翼左右运动具有不对称性，増加了飞行器的飞行不稳定性，并没有像鸟类那样拥有复杂灵活的机翼运动，难以实现复杂的飞行任务。
发明内容为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种微型扑翼飞行器的扑翼机构及具有该扑翼机构的微型扑翼飞行器，适用于仿生扑翼飞行器的低、中、高频扑动飞行，能够实现类似飞鸟ー样上下扑动、折翼和前翼沿翅根方向的扭转运动。本实用新型提供了一种微型扑翼飞行器的扑翼机构，包括机架、连杆和前翼，所述机架上设有旋转驱动装置和与所述旋转驱动装置连接的减速机构,所述减速机构包括旋转输出部，所述机架铰接有平面连杆机构，所述平面连杆机构为平行四边形机构，所述连杆的一端与所述旋转输出部铰接，所述连杆的另一端与所述平行四边形机构连接，所述平行四边形机构包括主动连杆、从动连杆、第一平行连杆和第二平行连杆，所述第一平行连杆、第ニ平行连杆中的任意一个或其组合连接有主翼，所述第一平行连杆通过组合铰链与所述前翼铰接，所述第二平行连杆通过扭转连块与所述前翼铰接，所述连杆、主翼、组合铰链、扭转连块、前翼和平行四边形机构至少有ニ个并对称设置。作为本实用新型的进ー步改进，所述连杆的端部为所述主动连杆。作为本实用新型的进ー步改进，所述前翼包括摆杆和与所述摆杆连接的前翼体，所述摆杆通过所述组合铰链与所述第一平行连杆铰接，所述摆杆通过所述扭转连块与所述第二平行连杆铰接。作为本实用新型的进ー步改进，所述组合铰链包括第一铰链体和第二铰链体，所述第一铰链体和第二铰链体铰接，所述第一铰链体与所述第一平行连杆铰接，所述第二铰链体与所述前翼的摆杆铰接。 作为本实用新型的进ー步改进，所述第二铰链体与所述前翼的摆杆通过连接杆铰接。作为本实用新型的进ー步改进，所述扭转连块包括相垂直的侧面和端面，所述扭转连块的侧面与所述第二平行连杆铰接，所述扭转连块的端面与所述摆杆铰接。作为本实用新型的进ー步改进，所述扭转连块的侧面与所述第二平行连杆铰接的旋转轴与所述扭转连块的端面与所述摆杆铰接的旋转轴相垂直。作为本实用新型的进ー步改进，所述旋转输出部为电机，所述主翼与所述前翼之间连接有弾性薄膜。作为本实用新型的进ー步改进，所述电机为空心杯电机。作为本实用新型的进ー步改进，所述减速机构为ニ级减速机构。作为本实用新型的进ー步改进，所述ニ级減速机构包括与所述电机连接的第一齿轮、与所述第一齿轮啮合的第二齿轮、与所述第二齿轮通过转轴连接的第三齿轮和与所述第三齿轮啮合的第四齿轮，所述旋转输出部为第四齿轮，所述连杆的一端与所述第四齿轮的法面铰接。本实用新型还提供了一种微型扑翼飞行器，包括如上述的任一项所述的微型扑翼飞行器的扑翼机构。本实用新型的有益效果是通过上述方案，具有扑动、折翼、前翼扭转的运动特性，具有良好的対称性，増加了飞行器的飞行稳定性，拥有复杂灵活的机翼运动，有利于实现复杂的飞行任务，结构简単、紧凑，体积小，重量轻，适合对体积和重量要求比较高的微型扑翼飞行器。
图I是本实用新型一种微型扑翼飞行器的扑翼机构的主视图；图2是本实用新型所述微型扑翼飞行器的扑翼机构的右视图；图3是本实用新型所述微型扑翼飞行器的扑翼机构的立体结构示意图；图4是本实用新型所述微型扑翼飞行器的扑翼机构的另一视角的立体结构示意图；图5是图4的局部放大图A ;图6是本实用新型所述微型扑翼飞行器的扑翼机构的结构分解示意图；图7是图6的局部放大图B。
具体实施方式
以下结合附图说明及具体实施方式
对本实用新型进ー步说明。图I至图7中的附图标号为机架100 ;电机I ;ニ级减速机构2 ;第ー齿轮21 ;第ニ齿轮22 ;第三齿轮23 ;第四齿轮24 ;连杆3 ;平行四边形机构4 ;第一平行连杆41 ;第二平行连杆42 ;组合铰链5 ;扭转连块6 ;主翼7 ;前翼8 ;摆杆81 ;连接杆82。如图I至图7所示，一种微型扑翼飞行器的扑翼机构，包括机架100、连杆3和前翼8，所述机架100上设有旋转驱动装置和与所述旋转驱动装置 连接的減速机构，所述减速机构包括旋转输出部，所述机架100铰接有平面连杆机构，所述平面连杆机构为平行四边形机构4，所述连杆3的一端与所述旋转输出部铰接，所述连杆3的另一端与所述平行四边形机构4连接，所述平行四边形机构4包括主动连杆、从动连杆、第一平行连杆41和第二平行连杆42，所述第一平行连杆41、第二平行连杆42中的任意一个或其组合连接有主翼7，所述第一平行连杆41通过组合铰链5与所述前翼8铰接，所述第二平行连杆42通过扭转连块6与所述前翼8铰接，所述连杆3、主翼7、组合铰链5、扭转连块6、前翼8和平行四边形机构4至少有ニ个并对称设置。所述机架100铰接有平面双曲柄双摇杆机构，所述双曲柄双摇杆机构中的摇杆为平行四杆机构，该平行四杆机构至少有ニ个并对称设置。如图I至图7所示，所述连杆3的端部为所述主动连杆，即所述连杆3的端部分别与所述第一平行连杆41、第二平行连杆42的端部铰接，形成所述主动连杆。如图I至图7所示，所述前翼8包括摆杆81和与所述摆杆81连接的前翼体，所述摆杆81通过所述组合铰链5与所述第一平行连杆41铰接，所述摆杆81通过所述扭转连块6与所述第二平行连杆42铰接。如图I至图7所示，所述组合铰链5包括第一铰链体51和第二铰链体52，所述第一铰链体51和第二铰链体52铰接，所述第一铰链体51与所述第一平行连杆41铰接，所述第二铰链体52与所述前翼8的摆杆81铰接。如图I至图7所示，所述第二铰链体52与所述前翼8的摆杆81通过连接杆82铰接。如图I至图7所示，所述扭转连块6包括相垂直的侧面和端面，所述扭转连块6的侧面与所述第二平行连杆42铰接，所述扭转连块6的端面与所述摆杆81铰接。如图I至图7所示，所述扭转连块6的侧面与所述第二平行连杆42铰接的旋转轴与所述扭转连块6的端面与所述摆杆81铰接的旋转轴相垂直。如图I至图7所示，所述旋转输出部优选为电机1，所述主翼7与所述前翼8之间连接有弾性薄膜。如图I至图7所示，所述电机I优选为空心杯电机。如图I至图7所示，所述减速机构优选为ニ级减速机构2。如图I至图7所示，所述ニ级减速机构2包括与所述电机I连接的第一齿轮21、与所述第一齿轮21啮合的第二齿轮22、与所述第二齿轮22通过转轴连接的第三齿轮23和与所述第三齿轮23啮合的第四齿轮24，所述旋转输出部为第四齿轮24，所述连杆3的一端与所述第四齿轮24的法面铰接，所述第一齿轮21、第二齿轮22、第三齿轮23和第四齿轮24均安装在所述机架100上，其中，所述第四齿轮24至少有ニ个并对称设置，分别与ニ个连杆3铰接，所述连杆3的一端与所述第四齿轮24的法面铰接形成平面双曲柄双摇杆机构，，该平行四杆机构至少有ニ个并对称设置。—种微型扑翼飞行器，包括如上述的任一项所述的微型扑翼飞行器的扑翼机构。本实用新型提供的一种微型扑翼飞行器的扑翼机构及具有该扑翼机构的微型扑翼飞行器，适用于仿生扑翼飞行器的低、中频扑动飞行，能够实现类似飞鸟ー样上下扑动、折翼和前翼沿翅根方向的扭转运动，只有ー个自由度，可同时实现机翼的扑动、折翼和扭转等运动，结构简单、紧凑，体积小，重量轻，适合对体积和重量要求比较高的微型扑翼飞行器。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进ー步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种微型扑翼飞行器的扑翼机构，其特征在于包括机架、连杆和前翼，所述机架上设有旋转驱动装置和与所述旋转驱动装置连接的减速机构，所述减速机构包括旋转输出部，所述机架铰接有平面连杆机构，所述平面连杆机构为平行四边形机构，所述连杆的一端与所述旋转输出部铰接，所述连杆的另一端与所述平行四边形机构连接，所述平行四边形机构包括主动连杆、从动连杆、第一平行连杆和第二平行连杆，所述第一平行连杆、第二平行连杆中的任意一个或其组合连接有主翼，所述第一平行连杆通过组合铰链与所述前翼铰接，所述第二平行连杆通过扭转连块与所述前翼铰接，所述连杆、主翼、组合铰链、扭转连块、前翼和平行四边形机构至少有二个并对称设置。
2.根据权利要求I所述微型扑翼飞行器的扑翼机构，其特征在于所述前翼包括摆杆和与所述摆杆连接的前翼体，所述摆杆通过所述组合铰链与所述第一平行连杆铰接，所述摆杆通过所述扭转连块与所述第二平行连杆铰接。
3.根据权利要求2所述微型扑翼飞行器的扑翼机构，其特征在于所述组合铰链包括第一铰链体和第二铰链体，所述第一铰链体和第二铰链体铰接，所述第一铰链体与所述第一平行连杆铰接，所述第二铰链体与所述前翼的摆杆铰接。
4.根据权利要求3所述微型扑翼飞行器的扑翼机构，其特征在于所述第二铰链体与所述前翼的摆杆通过连接杆铰接。
5.根据权利要求2所述微型扑翼飞行器的扑翼机构，其特征在于所述扭转连块包括相垂直的侧面和端面，所述扭转连块的侧面与所述第二平行连杆铰接，所述扭转连块的端面与所述摆杆铰接。
6.根据权利要求5所述微型扑翼飞行器的扑翼机构，其特征在于所述扭转连块的侧面与所述第二平行连杆铰接的旋转轴与所述扭转连块的端面与所述摆杆铰接的旋转轴相垂直。
7.根据权利要求I所述微型扑翼飞行器的扑翼机构，其特征在于所述旋转输出部为电机，所述主翼与所述前翼之间连接有弹性薄膜。
8.根据权利要求7所述微型扑翼飞行器的扑翼机构，其特征在于所述减速机构为二级减速机构。
9.根据权利要求8所述微型扑翼飞行器的扑翼机构，其特征在于所述二级减速机构包括与所述电机连接的第一齿轮、与所述第一齿轮啮合的第二齿轮、与所述第二齿轮通过转轴连接的第三齿轮和与所述第三齿轮啮合的第四齿轮，所述旋转输出部为第四齿轮，所述连杆的一端与所述第四齿轮的法面铰接。
10.一种微型扑翼飞行器，其特征在于包括如权利要求I至9的任一项所述的微型扑翼飞行器的扑翼机构。
专利摘要本实用新型涉及一种微型扑翼飞行器的扑翼机构及微型扑翼飞行器。本实用新型提供了一种微型扑翼飞行器的扑翼机构，包括机架、连杆和前翼，所述机架上设有旋转驱动装置和与所述旋转驱动装置连接的减速机构，所述减速机构包括旋转输出部，所述机架铰接有平面连杆机构，所述平面连杆机构为平行四边形机构，所述连杆的一端与所述旋转输出部铰接。本实用新型还提供了一种微型扑翼飞行器。本实用新型的有益效果是具有扑动、折翼、前翼扭转的运动特性，具有良好的对称性，增加了飞行器的飞行稳定性，拥有复杂灵活的机翼运动，有利于实现复杂的飞行任务，结构简单、紧凑，体积小，重量轻，适合对体积和重量要求比较高的微型扑翼飞行器。
文档编号B64C33/02GK202609083SQ20122023932
公开日2012年12月19日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者周超英, 何亚男, 周启生 申请人:哈尔滨工业大学深圳研究生院