专利名称：“8”字轨迹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，尤其涉及一种“8”字轨迹扑翼机构及微型扑翼飞行器。
背景技术：
1992 年，美国国防高级研究计划局(Defense Advanced Research ProjectAgency,简称DARPA)第一次提出微型飞行器(Micro Air Vehicles,简称MAV)的概念,其主要特点是体积小。DARPA对微型飞行器提 出的要求是翼展和长度小于6英寸(152_)，总重量在80-150克之间，有效载荷为20克左右，续航时间20-60分钟，飞行速度在30_60km/h，具有实时成像、导航和通讯能力。由于其独特的战略作用，微型飞行器逐渐成为各个国家的研究热点。而仿生学和空气动力学研究均表明在低速和小型飞行器中，扑翼比固定翼和旋翼具有更高的飞行效率，而且扑翼可以应用仿生的特点，有更好的隐蔽性，因此扑翼飞行器成为了 MAV领域研究的重点。微扑翼飞行器的研究，牵涉到许多关键技术，如轻型机体结构、部件微型化、微型动力源、自主控制及数据传输等。其中部件微型化就部件的尺寸和重量提出了要求，因此扑翼机构早期的发展，经历了很多形式，有压电陶瓷机构和人工化学肌肉驱动机构等等，随着微机电技术的发展，连杆结构被越来越多的采用，并且技术上已趋于成熟。连杆机构中应用较多的是单曲柄双摇杆机构，这种机构的优点是尺寸小、重量轻，缺陷是左右翼扑动不对称。这种机构多应用在单翅的情况。双曲柄双摇杆机构和简单的空间摇杆机构是采用两套曲柄摇杆机构分别驱动左右翼，这两种机构可以很好的解决扑动不对称问题，多应用在双翅的情况。以上这些扑翼机构都只能实现简单的扑动，而鸟类和昆虫翅膀的运动是由多个运动组成的复合运动。目前，德国已经仿鸟研制出Smartbird，并且飞行效果可以达到以假乱真。因此，在扑翼空气动力学不完善的情况下，仿生扑翼机构也成为了研究和发展的一个方向。
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“8”字轨迹扑翼机构及微型扑翼飞行器，能够模仿昆虫翅膀的“8”字扑动。本实用新型提供了一种“8”字轨迹扑翼机构，包括至少两个对称设置的空间五连杆闭环机构，所述空间五连杆闭环机构包括机架、扑翼摇杆、中间连杆、耦合连杆和曲柄，所述机架上设有旋转驱动部和与所述旋转驱动部连接的减速机构，所述减速机构通过输出轴与所述曲柄的一端连接，所述曲柄的另一端与所述耦合连杆的一端铰接，所述耦合连杆的另一端与所述中间连杆的一端铰接，所述中间连杆的另一端与所述扑翼摇杆的一端铰接，所述扑翼摇杆的另一端与所述机架铰接。作为本实用新型的进一步改进，所述扑翼摇杆的另一端通过球形铰链与所述机架铰接。作为本实用新型的进一步改进，所述扑翼摇杆的另一端通过组合铰链与所述机架铰接。作为本实用新型的进一步改进，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机架铰接，所述第二铰链体与所述扑翼摇杆铰接。作为本实用新型的进一步改进，所述扑翼摇杆连接有扑翼。作为本实用新型的进一步改进，所述旋转驱动部为电机。作为本实用新型的进一步改进，所述 电机为无刷电机。作为本实用新型的进一步改进，所述耦合连杆两端的转动副空间相互垂直。作为本实用新型的进一步改进，所述减速机构为二级减速机构。作为本实用新型的进一步改进，所述二级减速机构为二级齿轮减速机构，所述二级齿轮减速机构通过输出轴与所述曲柄的一端连接。本实用新型还提供了一种微型扑翼飞行器，包括如上述中任一项所述的“8”字轨迹扑翼机构。本实用新型的有益效果是通过上述方案，旋转驱动部经减速机构减速之后，通过输出轴带动曲柄转动，通过耦合连杆、中间连杆带动扑翼摇杆进行“8”字扑动，能够模仿昆虫翅膀的“8”字扑动，同时可实现翼面的扭转。
图I是本实用新型一种“8”字轨迹扑翼机构的立体结构示意图；图2是本实用新型所述“8”字轨迹扑翼机构的主视图；图3是本实用新型所述“8”字轨迹扑翼机构的组合铰链的结构示意图；图4是本实用新型所述“8”字轨迹扑翼机构的空间五连杆闭环机构的结构示意图；图5是本实用新型所述“8”字轨迹扑翼机构的空间五连杆闭环机构的主视图。
具体实施方式
以下结合附图说明及具体实施方式
对本实用新型进一步说明。图I至图5中的附图标号为电机I ;二级齿轮减速机构2 ;输出轴21 ;空间五连杆闭环机构3 ；曲柄31 ;耦合连杆32 ;中间连杆33 ;扑翼摇杆34 ;机架35 ;球形铰链4 ;组合铰链5 ;第一铰链体51 ;第二铰链体52 ;扑翼6。如图I所示至图5，一种“8”字轨迹扑翼机构，包括至少两个对称设置的空间五连杆闭环机构3，所述空间五连杆闭环机构3包括机架35、扑翼摇杆34、中间连杆33、耦合连杆32和曲柄31，所述机架35上设有旋转驱动部和与所述旋转驱动部连接的减速机构，所述减速机构通过输出轴21与所述曲柄31的一端连接，所述曲柄31的另一端与所述耦合连杆32的一端铰接，所述耦合连杆32的另一端与所述中间连杆33的一端铰接，所述中间连杆33的另一端与所述扑翼摇杆34的一端铰接,所述扑翼摇杆34的另一端与所述机架35铰接。如图I所示至图2，所述扑翼摇杆34的另一端通过球形铰链4与所述机架35铰接。[0026]如图3所示至图5，所述扑翼摇杆34的另一端通过组合铰链5与所述机架35铰接。如图3所示至图5，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与所述机架35铰接，所述第二铰链体52与所述扑翼摇杆34铰接。如图3所示至图5，所述扑翼摇杆34连接有扑翼6。如图I所示至图5，所述旋转驱动部优选为 电机I。如图I所示至图5，所述电机I优选为无刷电机。如图I所示至图5，所述耦合连杆32和所述中间连杆33之间的旋转轴与所述中间连杆33和所述扑翼摇杆34之间的旋转轴相平行。如图I所示至图5，所述耦合连杆32两端的转动副空间相互垂直。如图I所示至图5，所述减速机构优选为二级减速机构。如图I所示至图5，所述二级减速机构优选为二级齿轮减速机构2，所述二级齿轮减速机构2通过输出轴21与所述曲柄31的一端连接。一种微型扑翼飞行器，包括如上述中任一项所述的“8”字轨迹扑翼机构。本实用新型提供的一种“8”字轨迹扑翼机构及微型扑翼飞行器，旋转驱动部经减速机构减速之后，通过输出轴21带动曲柄31转动，通过耦合连杆32、中间连杆33带动扑翼摇杆34进行“8”字扑动，能够模仿昆虫翅膀的“8”字扑动，同时可实现扑翼6的翼面扭转，具有一个自由度，输入变量经过空间五连杆闭环机构3转换为扑翼摇杆34的三个欧拉角输出，既可实现扑动和扭转运动，又可实现与扑动平面垂直的摆动运动，能够很好的模仿昆虫飞行时翅膀的“8”字轨迹。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一步详细说明，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“8”字轨迹扑翼机构，其特征在于包括至少两个对称设置的空间五连杆闭环机构，所述空间五连杆闭环机构包括机架、扑翼摇杆、中间连杆、耦合连杆和曲柄，所述机架上设有旋转驱动部和与所述旋转驱动部连接的减速机构，所述减速机构通过输出轴与所述曲柄的一端连接，所述曲柄的另一端与所述耦合连杆的一端铰接，所述耦合连杆的另一端与所述中间连杆的一端铰接，所述中间连杆的另一端与所述扑翼摇杆的一端铰接，所述扑翼摇杆的另一端与所述机架铰接。
2.根据权利要求I所述“8”字轨迹扑翼机构，其特征在于所述扑翼摇杆的另一端通过球形铰链与所述机架铰接。
3.根据权利要求I所述“8”字轨迹扑翼机构，其特征在于所述扑翼摇杆的另一端通过组合铰链与所述机架铰接。
4.根据权利要求3所述“8”字轨迹扑翼机构，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机架铰接，所述第二铰链体与所述扑翼摇杆铰接。
5.根据权利要求I所述“8”字轨迹扑翼机构，其特征在于所述扑翼摇杆连接有扑翼。
6.根据权利要求I所述“8”字轨迹扑翼机构，其特征在于所述旋转驱动部为电机。
7.根据权利要求I所述“8”字轨迹扑翼机构，其特征在于所述耦合连杆两端的转动副空间相互垂直。
8.根据权利要求I所述“8”字轨迹扑翼机构，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“8”字轨迹扑翼机构，其特征在于所述二级减速机构为二级齿轮减速机构，所述二级齿轮减速机构通过输出轴与所述曲柄的一端连接。
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中任一项所述的“8”字轨迹扑翼机构。
专利摘要本实用新型涉及一种“8”字轨迹扑翼机构及微型扑翼飞行器。本实用新型提供了一种“8”字轨迹扑翼机构，包括至少两个对称设置的空间五连杆闭环机构，所述空间五连杆闭环机构包括机架、扑翼摇杆、中间连杆、耦合连杆和曲柄，所述机架上设有旋转驱动部和与所述旋转驱动部连接的减速机构，所述减速机构通过输出轴与所述曲柄的一端连接，所述曲柄的另一端与所述耦合连杆的一端铰接。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旋转驱动部经减速机构减速之后，通过输出轴带动曲柄转动，通过耦合连杆、中间连杆带动扑翼摇杆进行“8”字扑动，能够模仿昆虫翅膀的“8”字扑动，同时可实现翼面的扭转。
文档编号B64C33/02GK202574619SQ20122023956
公开日2012年12月5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, 周启生, 何亚男 申请人:哈尔滨工业大学深圳研究生院