本发明涉及扑翼机器人领域，具体地讲是一种圆柱凸轮万向节式仿鸟扑翼飞行装置。
背景技术：
仿鸟扑翼机器人能够模仿自然界鸟类的飞行方式，通过不断周期性地拍打扑翼实现飞行，在拍打过程中羽翼会张开或闭合，以实现排风或兜风。现有大部分仿鸟扑翼机器人主要采用曲柄连杆机构、曲柄滑块机构、曲柄齿轮机构等。上述仿鸟扑翼机器人机构虽然结构简单，但其往往需要转动一周才能实现扑翼的一次上下运动，其运动效率低下。此外大部分扑翼并没有充分考虑兜风、排风原理，因此扑翼摆动过程中的阻力较大，飞行效率较低。
基于此，提出本案申请。
技术实现要素：
本发明提供了一种圆柱凸轮万向节式仿鸟扑翼飞行装置，采用圆柱凸轮带动扑翼摆动，采用微型电机带动扑翼转动，从而实现排风或兜风。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种圆柱凸轮万向节式仿鸟扑翼飞行装置，包括底座和横向对称分设于底座两侧的翼杆、与翼杆联动的扑翼，底座上设有“匚”形固定座，“匚”形固定座底部嵌设有轴承，轴承和圆柱凸轮底端的输出轴配合连接，所述圆柱凸轮表面开设有首尾相接的凹槽，该圆柱凸轮的顶端固定连接有一大带轮，大带轮顶端的输出轴配合连接一轴承，该轴承嵌于“匚”形固定座的上部。
所述大带轮通过皮带水平连接有小带轮，小带轮与设于其下方的驱动电机的输出轴固定连接，驱动电机固定于一调整座上，调整座通过紧固螺钉固定安装于一张紧滑道座上，张紧滑道座安装在底座上。
所述圆柱凸轮的凹槽中卡设有万向节连接杆，万向节连接杆连接万向节的一端，万向节的另一端与弹簧杆一同轴固定连接，所述弹簧杆一中间部分转动连接在一支撑座上，支撑座固定在底座上。所述弹簧杆一的另一端同轴固定连接有弹簧，弹簧的另一端依次固定连接有弹簧杆二、微型电机，该微型电机的输出轴与翼杆的一端同轴固定连接，翼杆的另一端与扑翼同轴固定连接。
所述扑翼呈中部隆起、两侧下弯的弧形，其两侧对称；扑翼非对称的两侧一侧中部与翼杆固定连接。
优选的，所述调整座两侧设有张紧滑道座，调整座可滑动设于两侧的张紧滑道座之间，张紧滑道座顶部沿调整座滑动方向开设有滑槽，滑槽上设有至少一个不小于滑槽的紧固螺钉，所述紧固螺钉旋设于滑槽中并将滑槽下方的调整座固定。
优选的，所述大带轮的轴线和圆柱凸轮的轴线共线，小带轮的轴线和驱动电机输出轴的轴线共线。
优选的，所述圆柱凸轮上凹槽的深度足以使万向节连接杆与凹槽始终保持接触。
优选的，所述圆柱凸轮上的凹槽的形状为周期性变化的曲线。
优选的，所述支撑座包括u形座和设于u形座中上部的转动轴。
优选的，所述弹簧杆一两端是杆状结构，中间为设有圆形通孔的圆环状结构，该圆环状结构与支撑座上的转动轴相配合。
优选的，所述弹簧的刚度足以支撑弹簧杆二、微型电机、翼杆和扑翼的重量。
优选的，所述弹簧杆一上固定有速度传感器。
优选的，所述圆柱凸轮、弹簧杆一、弹簧杆二、翼杆、转动轴均为中空结构。
本发明的有益效果：一、本发明采用驱动电机带动圆柱凸轮转动，从而带动与其依次联动的万向节、翼杆运动，实现扑翼上下扑动动作。万向节连接杆能够在圆柱凸轮的凹槽中滑动，万向节能够转动调节另一端的角度，防止出现卡住或卡死情况，导致扑翼机器人无法正常工作。微型电机带动翼杆摆动，通过改变扑翼角度使扑翼上摆使通风、下摆时兜风，从而减小扑翼上摆时的阻力，增加扑翼下摆时的升力和推力，提高扑翼的飞行效率。
二、本发明结构对称，有利于扑翼机器人实现力的平衡，圆柱凸轮上面的凹槽可以为单周期或多周期变化的曲线，以便灵活调节扑翼的频率。
三、本发明调整座用以调节小带轮及大带轮至同一平面，调整座通过侧立设置的滑道可在底座上滑动，以便张紧皮带，提高传动效率，皮带能够吸振，振动影响较小，本发明结构简单，便于调节，可靠性高、灵活性好。
附图说明
图1为本发明具体实施例的整体示意图。
图2为本发明图1局部放大图。
图3为本发明具体实施例的正视图。
图4为本发明图3局部放大剖面图。
图5为本发明扑翼上摆状态示意图。
其中：1—底座，2—张紧滑道座，21—滑槽，22—紧固螺钉，3—调整座，4—驱动电机，41—输出轴，5—皮带，51—小带轮，52—大带轮，6—“匚”形固定座，7—圆柱凸轮，71—凹槽，8—万向节，81—万向节连接杆，9—支撑座，10a—弹簧杆一，10b—弹簧，10c—弹簧杆二，11—微型电机，11a—翼杆，12—扑翼，13—速度传感器，14—转动轴。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种圆柱凸轮7万向节8式仿鸟扑翼12飞行装置，包括底座1和横向对称分设于底座1两侧的两个扑翼12。扑翼12一端设有自转轴，另一端为扇形，扇形部分中部隆起、两侧下弯且两侧对称。扑翼12通过翼杆11a与底座1联动连接。底座1上设有圆柱凸轮7和驱动电机4，圆柱凸轮7通过”匚”形固定座6固定在底座1上，驱动电机4通过一调整座3设置在底座1上，且与圆柱凸轮7保持合适的高度。圆柱凸轮7的顶部设有大带轮52，其侧面开设有首尾相接的周期性变化的凹槽71。驱动电机4的输出轴41上固定有小带轮51，小带轮51与大带轮52位于同一水平面上，二者之间通过皮带5传动连接。上述大带轮52的轴线和圆柱凸轮7的轴线共线，小带轮51的轴线和驱动电机4输出轴41的轴线共线。
调整座3两侧设有张紧滑道座2，调整座3可滑动设于两侧张紧滑道座2之间，使调整座3可滑动于底座1上，滑道顶部沿调整座3滑动方向开设有滑槽21，滑槽21上设有不小于滑槽21的紧固螺钉22，紧固螺钉22旋设于滑槽21中将滑槽21下方的调整座3固定，如图4所示。本实施例中底座1可采用角钢焊接连接制成。
结合图2所示，圆柱凸轮7的左、右侧分别设有一支撑座9，支撑座9与圆柱凸轮7之间设有万向节8与万向节连接杆81联动。所述圆柱凸轮7的凹槽71中卡设有万向节连接杆81，万向节连接杆81连接万向节8的一端，万向节8的另一端与弹簧10b杆一10a同轴固定连接，所述弹簧10b杆一10a中间部分转动连接在一支撑座9上，支撑座9固定在底座1上。所述弹簧10b杆一10a的另一端同轴固定连接有弹簧10b，弹簧10b的另一端依次固定连接有弹簧10b杆二、微型电机11，该微型电机11的输出轴41与翼杆11a的一端同轴固定连接，翼杆11a的另一端与扑翼12同轴固定连接。
弹簧10b杆一10a上固定有速度传感器13来检测机器人扑翼12拍动的速度，并将检测结果反馈至机器人内的控制系统，以控制微型电机11的转动。本实施例中弹簧10b的刚度足够大，足以支撑弹簧10b杆二、微型电机11、翼杆11a和扑翼12的重量，能有效起到减振作用，该弹簧10b用于减缓电机旋转对机身造成的冲击。本实施例中，为减轻重量、保证飞行效率，圆柱凸轮7、弹簧10b杆一10a、弹簧10b杆二、翼杆11a、转动轴14均为中空结构。
如图5所示，当扑翼12向上摆动时，驱动电机4通过小带轮51、皮带5、大带轮52带动圆柱凸轮7转动，万向节连接杆81与凹槽71连接的一端从凹槽71的最高点移动至凹槽71曲线的最低点，万向节8会发生转动调节位置，以防止运动卡住，弹簧10b杆一10a、弹簧10b、弹簧10b杆二、微型电机11、翼杆11a以及扑翼12均向上摆动，此时微型电机11转动直至扑翼12竖直，这样扑翼12上方、下方的空气流通，减小了扑翼12上摆过程中受到的阻力。
当扑翼12向下摆动时，万向节连接杆81跟随圆柱凸轮7转动，从凹槽71的最低点运动至最高点，万向节8会发生转动调节位置，以防止运动卡住，弹簧10b杆一10a、弹簧10b、弹簧10b杆二、微型电机11、翼杆11a以及扑翼12均向下摆动，此时微型电机11快速转动直至扑翼12能够实现最大兜风效果，以增加扑翼12下摆过程中所产生的升力和推力。
综上所述，本发明采用皮带5带动圆柱凸轮7转动，使与其联动的万向节8按照圆柱凸轮7上的凹槽71做上下往复运动，在此过程中万向节8会发生一些转动，以免出现卡死的现象，进而带动翼杆11a上下摆动，以实现扑翼12上下扑动。通过微型电机11控制翼杆11a在上摆、下摆过程中转动，从而改变扑翼12角度，令扑翼12上摆时翼面竖直、下摆时翼面水平，以此减小扑翼12上摆时的阻力，增加扑翼12下摆时的升力和推力，提高扑翼12的飞行效率。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。