一种用于可折叠扑翼微飞行器的自锁式收翅展翅机构的制作方法

本实用新型是指一种自锁式收翅展翅机构，具体是设计了一种用于可折叠扑翼微飞行器的自锁式收翅展翅机构。

背景技术：

像昆虫一样超低空飞行，灵活的完成多项侦查搜索任务是现在和未来的微飞行器发展的方向。其中，可折叠翼式微飞行器的多项优势使其在未来有更好的应用前景。

然而在目前的可折叠微飞行器设计研发过程中，仍然存在不少待解决的问题，如扑翼折叠机构在降落后的“收翅”动作较为迟缓；机翼收入鞘翅型外壳下后容易滑出；以及再次“展翅”的动作不连续等问题，这些问题都可能影响飞行器再次起飞后的飞行性能。

技术实现要素：

本实用新型在金龟子收翅动作的启发下，设计出一种用于可折叠扑翼微飞行器的自锁式收翅展翅机构，其目的是使扑翼式微飞行器在降落后能够快速完成“收翅”动作；在机翼折叠动作完成后能与机身形成自锁，防止机翼从封闭空间滑出；并且在下次起飞时能顺利解锁，正常展翅飞行。

本实用新型包括棘条背板、不完全齿轮轴、O型齿条支架、联轴器、微型电机、凸轮轴、凸轮、机身、深沟球轴承、第一轴承座、第二轴承座、支撑板、螺栓、鞘翅型外壳、可折叠机翼、弹性倒钩；所设计的自锁式收翅展翅机构均安装于机身中。

所述的棘条背板与O型齿条支架固连在一起，两齿条各14齿，模数为1，O型齿条支架的两端分别插入装有MR52ZZ球轴承的第一轴承座中，二者可以相对运动。第一轴承座和支撑板通过M2的螺栓进行连接。

所述的不完全齿轮轴，齿轮模数为1，完整齿数为20齿，取连续的5齿，不完全齿轮轴与微型伺服电机通过联轴器连接。电机与支撑板通过M2的螺栓进行连接。

所述的凸轮位于支撑板下，且与其相接触，两凸轮形状完全相同，工作时的旋向相反。凸轮轴通过第二轴承座固定于机身底部。

所述的弹性倒钩等距地安装在可折叠机翼的外侧边缘。

本实用新型的自动收翅展翅原理：

当折叠式飞行器完成飞行，降落过程中，单片机控制系统发出信号，左右两个鞘翅型外壳下压可折叠机翼（见附图3），使可折叠机翼与机身贴近，机身上表面的棘条背板缝隙里嵌入了部分机翼下表面的弹性倒钩，此位置称为A状态。

收翅原理：初始状态为附图3的A状态，此时棘条背板与O型齿条支架（简称a组合）位于最左端，从图中可以看出棘条背板与机身未闭合。在电机的驱动下，不完全齿轮以一定的角速度顺时针旋转，齿轮齿条的啮合使a组合水平向右移动，由于棘条背板的缝隙中有部分弹性倒钩嵌入，于是a组合水平向右移动的同时，可折叠机翼也在弹性倒钩的拉动下向右移动，不完全齿轮共5齿，在渡过啮合区之后水平移动暂时停止。此时机翼上表面的弹性倒钩由于水平右移后与鞘翅型外壳内表面的倒钩勾连，这样使得机翼只能做单向运动，类似于棘轮机构。该动作完成后，信号被与凸轮轴相连的电机检测到，于是电机带动两凸轮开始左逆右顺的旋转。众所周知，凸轮回转时，从动件作“升—停—降—停”四个阶段的运动循环，此时该动作位于为凸轮的回程（即“降”动作），所以凸轮的从动件，即上方的整体缓缓向下移动，此动作的目的是为了使弹性倒钩从棘条背板的缝隙里分离，利于下一步的收翅动作的完成；当“降”动作完成，凸轮进入“停”阶段，此时的从动件的高度不再变化。不完全齿轮此时进入下方的齿条啮合区（见附图2），于是a组合开始水平向左移动。啮合区结束后，水平移动停止。此刻的凸轮“停”阶段结束，开始“升”阶段，于是从动件被抬高。此时棘条背板的缝隙里再次有下表面的弹性倒钩嵌入，当凸轮“升”阶段结束，其进入“停”阶段。此时不完全齿轮再次进入上方的齿条啮合区（此阶段即初始状态），于是a组合开始水平向右运动，开始又一轮的循环。在数次循环之后，可折叠机翼被棘条背板与弹性倒钩的作用力拉回鞘翅型外壳内部，收翅动作完成，此位置称为B状态（见附图4）。此时弹性倒钩卡入棘条背板的缝隙内，构成稳定的自锁机构。要注意的是，之所以折叠位置如图4所示，是由于机身上表面为圆弧型，在棘条背板与弹性倒钩的相互作用过程中，可折叠机翼不能无限制的被拉回、折叠。

展翅原理：初始状态为附图4的B状态，当飞行器准备再次起飞时，信号首先由鞘翅型外壳接收，率先绕定轴旋转向上打开，同时控制凸轮的电机开始启动工作，从动件向下运动，弹性倒钩与棘条背板分离，自锁机构解除。之后可折叠机翼便可在液压驱动下顺利展翅起飞。

本实用新型的有益效果：

在微型伺服电机的控制下，各个机构能够准确、迅速的做出响应，自然的完成收翅和展翅动作。扑翼式微飞行器在降落后能较快的完成“收翅”动作，提高了工作效率；在机翼折叠动作完成后机翼能与机身形成稳定的自锁结构，防止机翼从封闭空间里滑出，保证了机翼工作的可持续性；同时，再次起飞时自锁结构能顺利的解除，从而能够快速起飞。

附图说明

图1为本实用新型机身主视图。

图2为本实用新型机身俯视图。

图3为本实用新型开始收翅的初始状态。

图4为本实用新型完成收翅后的状态。

其中：1-MR52ZZ球轴承；2-棘条背板；3- O型齿条支架；4-不完全齿轮轴；5-机身；6-螺栓；7-凸轮；8-联轴器；9-微型伺服电机；10-凸轮轴；11-第一轴承座；12-支撑板；13-第二轴承座；14-鞘翅型外壳；15-可折叠机翼；16-弹性倒钩。

具体实施方式

请参阅图1-图4所示，本实用新型包括MR52ZZ球轴承1、棘条背板2、O型齿条支架3、不完全齿轮轴4、机身5、螺栓6、凸轮7、联轴器8、微型伺服电机9、凸轮轴10、第一轴承座11、支撑板12、第二轴承座13、鞘翅型外壳14、可折叠机翼15、弹性倒钩16；所设计的自锁式收翅展翅机构均安装于机身5上。

所述的棘条背板2与O型齿条支架3固连在一起，两齿条各14齿，模数为1，O型齿条支架3的两端分别插入装有MR52ZZ球轴承1的第一轴承座11中，二者可以相对运动。第一轴承座11和支撑板12通过M2的螺栓6进行连接。

所述的不完全齿轮轴4，齿轮模数为1，完整齿数为20齿，取连续的5齿，不完全齿轮轴4与微型伺服电机9通过联轴器8连接。微型伺服电机9与支撑板12通过M2的螺栓6进行连接。

所述的凸轮7位于支撑板12下，且与其相接触，两凸轮7形状完全相同，工作时的旋向相反。凸轮轴10通过第二轴承座13固定于机身5底部。

所述的弹性倒钩16等距地安装在可折叠机翼15的外侧边缘。

本实用新型的自动收翅展翅原理：

当折叠式飞行器完成飞行，降落过程中，单片机控制系统发出信号，左右两个鞘翅型外壳14下压可折叠机翼15（见附图3），使可折叠机翼15与机身5贴近，机身5上表面的棘条背板2缝隙里嵌入了部分机翼15下表面的弹性倒钩16，此位置称为A状态。

收翅原理：初始状态为附图3的A状态，此时棘条背板2与O型齿条支架3（简称a组合）位于最左端，从图中可以看出棘条背板2与机身5未闭合。在微型伺服电机9的驱动下，不完全齿轮以一定的角速度顺时针旋转，齿轮齿条的啮合使a组合水平向右移动，由于棘条背板2的缝隙中有部分弹性倒钩16嵌入，于是a组合水平向右移动的同时，可折叠机翼15也在弹性倒钩16的拉动下向右移动，不完全齿轮共5齿，在渡过啮合区之后水平移动暂时停止。此时可折叠机翼15上表面的弹性倒钩16由于水平右移与鞘翅型外壳14内表面的倒钩勾连，这样就可以使得可折叠机翼15只能做单向运动，类似于棘轮机构。该动作完成后，信号被与凸轮轴10相连的微型伺服电机9检测到，于是微型伺服电机9带动两凸轮7开始左逆右顺的旋转。众所周知，凸轮7回转时，从动件作“升—停—降—停”四个阶段的运动循环，此时该动作位于为凸轮7的回程（即“降”动作），所以凸轮7的从动件，即上方的整体缓缓向下移动，此动作的目的是为了使弹性倒钩16从棘条背板2的缝隙里分离，利于下一步的收翅动作的完成；当“降”动作完成，凸轮7进入“停”阶段，此时的从动件的高度不再变化。不完全齿轮此时进入下方的齿条啮合区（见附图2），于是a组合开始水平向左移动。啮合区结束后，水平移动停止。此刻的凸轮7“停”阶段结束，开始“升”阶段，于是从动件被抬高。此时棘条背板2的缝隙里再次有下表面的弹性倒钩16嵌入，当凸轮7“升”阶段结束，其进入“停”阶段。此时不完全齿轮再次进入上方的齿条啮合区（此阶段即初始状态），于是a组合开始水平向右运动，开始又一轮的循环。在数次循环之后，可折叠机翼15被棘条背板2与弹性倒钩16的作用力拉回鞘翅型外壳14内部，收翅动作完成，此位置称为B状态（见附图4）。此时弹性倒钩16卡入棘条背板2的缝隙内，构成稳定的自锁机构。要注意的是，之所以折叠位置如图4所示，是由于机身5上表面为圆弧型，在棘条背板2与弹性倒钩16的相互作用过程中，可折叠机翼15不能无限制的被拉回、折叠。

展翅原理：初始状态为附图4的B状态，当飞行器准备再次起飞时，信号首先由鞘翅型外壳14接收，率先绕定轴旋转向上打开，同时控制凸轮7的微型伺服电机9开始启动工作，从动件向下运动，弹性倒钩16与棘条背板2分离，自锁机构解除。之后可折叠机翼15便可在液压驱动下顺利展翅起飞。