本发明属微飞行器技术领域，具体涉及一种用于可折叠扑翼微飞行器的自调节变形可折叠翼机构。
背景技术：
微飞行器因其具有体积小、质量轻、隐蔽性好等优点，而被更广泛应用于侦察、搜索等，其中，可折叠扑翼微飞行器在未来发展应用中具有更好的前景。
自然界中鞘翅目甲虫为适应自然环境，将柔性后翅折叠于鞘翅下面，以便于爬行和隐蔽。微飞行器在执行低空侦察、复杂地形勘测等任务时，会遇到狭窄的通道或空间，直翼无法飞行通过，而可折叠扑翼微飞行器可将机翼折叠，爬行通过越障、完成勘探等工作。因此对鞘翅目甲虫的探索有利于可折叠扑翼微飞行器的研究。
目前，在扑翼微飞行器的研究当中，机翼主要设计为一个整体，并不能折叠，导致体积较大，不便于携带。因此实现可折叠式机翼是如今亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种能使扑翼式微飞行器在起飞前和降落后自动完成展翼和收翼动作，保证飞行器顺利飞行，并且方便回收和携带的用于可折叠扑翼微飞行器的自调节变形可折叠翼机构。
本发明由折翼ⅰa、折翼ⅱb、折翼ⅲc、连杆ⅰ1、锁定销ⅰ2、锁定销ⅱ3、连杆ⅱ4、锁定销ⅲ5、锁定销ⅳ6、锁定销ⅴ7、连杆ⅲ8、锁定销ⅵ9、聚氯乙烯翼膜10、固定架ⅱ11、固定架ⅰ12、锁定销ⅶ13、锁定销ⅷ14、致电人工肌肉15组成，折翼ⅰa中横杆ⅰ18的右端经锁定销ⅰ2与折翼ⅱb中横杆ⅱ24的左端活动连接；折翼ⅱb中横杆ⅱ24的右端经锁定销ⅴ7与折翼ⅲc中横杆ⅲ31的左端活动连接；连杆ⅰ1左端经锁定销ⅷ14与折翼ⅰa中竖杆16的孔ⅱ17活动连接；连杆ⅰ1右端和连杆ⅱ4左端经锁定销ⅶ13与折翼ⅰa中圆弧杆ⅰ19的滑块ⅰ21活动连接；连杆ⅱ4右端和连杆ⅲ8左经锁定销ⅲ5与折翼ⅱb中横杆ⅱ24前平面凹槽ⅱ27的滑块ⅱ26活动连接；连杆ⅲ8右端经锁定销ⅵ9与折翼ⅲc中横杆ⅲ31孔ⅵ30活动连接；固定架ⅰ12的顶部经锁定销ⅰ2固接于折翼ⅰa中横杆ⅰ18的后部；固定架ⅱ11的顶部经锁定销ⅳ6固接于折翼ⅱb中横杆ⅱ24的中部；固定架ⅰ12与折翼ⅱb支撑架所夹的角度为a；固定架ⅱ11与折翼ⅲc支撑架所夹的角度为b；聚氯乙烯翼膜10的上表面粘接于折翼ⅰa的竖杆16、横杆ⅰ18、圆弧杆ⅰ19，折翼ⅱb的横杆ⅱ24、圆弧杆ⅱ28，折翼ⅲc的横杆ⅲ31、圆弧杆ⅲ32的下表面；聚氯乙烯翼膜10的下表面粘接于固定架ⅰ12和固定架ⅱ11的上表面；致电人工肌肉15左端固接于折翼ⅰa中竖杆16近下端右面，致电人工肌肉15右端固接于连杆ⅰ1近左端。
所述的折翼ⅰa由横杆ⅰ18、竖杆16、圆弧杆ⅰ19、滑块ⅰ21组成，其中横杆ⅰ18右端设有孔ⅰ20，竖杆16右侧设有孔ⅱ17，圆弧杆ⅰ19的xx-yy段设有凹槽ⅰ22，滑块ⅰ21与凹槽ⅰ22滑动连接；竖杆16上端与横杆ⅰ18左端固接，圆弧杆ⅰ19上端与横杆ⅰ18中部固接；折翼ⅰa中竖杆16的外围轮廓为fg连线，外围轮廓曲线由f-g段直线构成，其中：
f-g段直线方程为：
y＝21
折翼ⅰa中横杆ⅰ18的外围轮廓为gh连线，外围轮廓曲线由g-h段曲线构成，其中：
g-h段曲线方程为：
折翼ⅰa中圆弧杆ⅰ19的外围轮廓为ⅰjk连线，外围轮廓曲线由ⅰ-j段直线、j-k段直线构成，其中：
ⅰ-j段曲线方程为：
j-k段曲线方程为：
所述的用于可折叠扑翼微飞行器的自调节变形可折叠翼机构，其特征在于，所述的折翼ⅱb由横杆ⅱ24、圆弧杆ⅱ28、滑块ⅱ26组成，其中组成，其中左端设有孔ⅲ23，横杆ⅱ24右端设有孔ⅳ25，横杆ⅱ24前平面设有凹槽ⅱ27，滑块ⅱ26与凹槽ⅱ27滑动连接；圆弧杆ⅱ28上端固接于横杆ⅱ24左端；圆弧杆ⅱ28与横杆ⅱ24连接处的夹角t为30°-35°。
折翼ⅱb中横杆ⅱ24的外围轮廓为mn连线，外围轮廓曲线m-n段曲线构成，其中：
m-n段曲线方程为：
折翼ⅱb中圆弧杆ⅱ28的外围轮廓为lm连线,外围轮廓曲线l-m段直线方程为，其中：
l-m段曲线方程为：
所述的用于可折叠扑翼微飞行器的自调节变形可折叠翼机构，其特征在于，所述的折翼ⅲc由横杆ⅲ31、圆弧杆ⅲ32组成，其中横杆ⅲ31左端设有孔ⅴ29，横杆ⅲ31中部设有孔ⅵ30，圆弧杆ⅲ32上端固接于横杆ⅲ31左端；圆弧杆ⅲ32与横杆ⅲ31连接处的夹角u为15°-20°.
折翼ⅲc中横杆ⅲ31的外围轮廓为pq连线，外围轮廓曲线由p-q段曲线构成，其中：
p-q段曲线方程为：
折翼ⅲc中圆弧杆ⅲ32的外围轮廓为op连线，外围轮廓曲线由o-p段曲线构成，其中：
o-p段曲线方程为：
所述的用于可折叠扑翼微飞行器的自调节变形可折叠翼机构，其特征在于，所述的固定架ⅰ12由杆ⅰ33和翻边ⅰ34组成，杆ⅰ33的外围轮廓为αβ连线，外围轮廓曲线由α-β段曲线构成，其中：
α-β段曲线方程为：
杆ⅰ33和翻边ⅰ34之间夹角ε为60°-65°，翻边高τ为1.3mm-2mm。
所述的用于可折叠扑翼微飞行器的自调节变形可折叠翼机构，其特征在于，所述的固定架ⅱ11由杆ⅱ35和翻边ⅱ36组成，杆ⅱ35的外围轮廓为γδ连线，外围轮廓曲线由γ-δ段曲线构成，其中：
γ-δ段曲线线方程为：
杆ⅱ35和翻边ⅱ36之间夹角ζ为35°-40°，翻边高υ为1.3mm-2mm。
所述的用于可折叠扑翼微飞行器的自调节变形可折叠翼机构，其特征在于，所述聚氯乙烯翼膜10的外围轮廓为ηθικλη连线，外围轮廓曲线由η-θ段曲线、θ-ι段曲线、ι-κ段曲线、κ-λ段曲线、λ-η段直线构成，其中：
η-θ段曲线方程为：
θ-ι段曲线方程为：
ι-κ段曲线方程为：
κ-λ段曲线方程为：
λ-η段直线方程为：
y＝21。
所述折翼ⅰa、折翼ⅱb、折翼ⅲc、滑块ⅱ26的厚度y为1mm-1.5mm，宽度r为1.5mm-2.5mm；所述连杆ⅰ1、连杆ⅱ4、连杆ⅲ8、固定架ⅱ11、固定架ⅰ12的厚度x为0.3mm-0.5mm；材料均为铝合金。
所述聚氯乙烯翼膜10、锁定销ⅰ2、锁定销ⅱ3、锁定销ⅲ5、锁定销ⅳ6、锁定销ⅴ7、锁定销ⅵ9、锁定销ⅶ13、锁定销ⅷ14的材料均为高密度聚乙烯。
本发明的自动收翼展翼原理：
可折叠扑翼微飞行器在起飞前，自调节变形可折叠翼进行展开工作，单片机控制系统发出电信号，致电人工肌肉15通电并张开或收紧，连杆机构开始工作，使连杆ⅰ1滑块ⅰ21右端沿折翼ⅰa凹槽ⅰ22滑动，带动连杆ⅱ4转动，连杆ⅱ4和连杆ⅲ8与滑块ⅱ26连接，连杆ⅱ4和连杆ⅲ8于滑块上转动，滑块ⅱ26沿折翼ⅱb导轨滑动，连杆ⅲ8转动，折叠翼张开或收起。控制自调节变形可折叠翼伸展的状态。
展翼原理：初始状态为附图4的状态，当折叠扑翼微飞行器起飞之前，此时自调节变形可折叠翼中致电人工肌肉15处于收紧状态，在单片机控制系统的控制下，自调节变形可折叠翼的致电人工肌肉15通电并张开，此时连杆机构开始工作，使连杆ⅰ1滑块ⅰ21右端沿折翼ⅰa凹槽ⅰ22逆时针滑动，带动连杆ⅱ4顺时针转动，连杆ⅱ4和连杆ⅲ8与滑块ⅱ26活动连接，连杆ⅱ4和连杆ⅲ8于滑块上转动，滑块ⅱ26沿折翼ⅱb凹槽ⅱ27滑动，连杆ⅲ8逆时针转动，折翼ⅰa逆时针转动约2a的角度，折翼ⅱb逆时针转动约2b的角度，折叠翼张开，聚氯乙烯翼膜10随之张开。
收翼原理：初始状态为附图1的状态，当折叠扑翼微飞行器降落之后，自调节变形可折叠翼仍处于完全展开状态，然后一侧自调节变形可折叠翼中致电人工肌肉15处于张开状态，在单片机控制系统的控制下，自调节变形可折叠翼的致电人工肌肉15并收紧，此时连杆机构开始工作，使连杆ⅰ1右端沿折翼ⅰa凹槽ⅰ22顺时针滑动，带动连杆ⅱ4逆时针转动，连杆ⅱ4和连杆ⅲ8与滑块ⅱ26活动连接，连杆ⅱ4和连杆ⅲ8于滑块ⅱ26上转动，滑块ⅱ26沿折翼ⅱb凹槽ⅱ27滑动，连杆ⅲ8顺时针转动，折翼ⅰa顺时针转动约2a的角度，折翼ⅱb顺时针转动约2b的角度，折叠翼折叠，聚氯乙烯翼膜10随之折叠。收回自调节变形可折叠翼，断电并回收。
本发明在单片机控制系统的控制下，各部件能够准确的做出响应，有效的完成展翼和收翼动作。可折叠扑翼微飞行器收翼时，自调节变形可折叠翼中致电人工肌肉的利用，使得自调节变形可折叠翼保持折叠状态，能提高工作效率，同时方便回收及携带。
附图说明
图1为用于可折叠扑翼微飞行器的自调节变形可折叠翼机构的俯视图
图2为用于可折叠扑翼微飞行器的自调节变形可折叠翼机构的正视图
图3为用于可折叠扑翼微飞行器的自调节变形可折叠翼机构的仰视图
图4为收翼状态示意图
图5为折翼ⅰ的结构示意图
图6为折翼ⅱ的结构示意图
图7为折翼ⅲ的结构示意图
图8为聚氯乙烯翼膜的外形示意图
图9为图1中d-d截面视图
图10为图1中e-e截面视图
图11为图1中c所指放大图
图12为图2中d所指放大图
图13为图2中e所指放大图
其中：a.折翼ⅰb.折翼ⅱc.折翼ⅲ1.连杆ⅰ2.锁定销ⅰ3.锁定销ⅱ4.连杆ⅱ5.锁定销ⅲ6.锁定销ⅳ7.锁定销ⅴ8.连杆ⅲ9.锁定销ⅵ10.聚氯乙烯翼膜11.固定架ⅱ12.固定架ⅰ13.锁定销ⅶ14.锁定销ⅷ15.致电人工肌肉16.竖杆17.孔ⅱ18.横杆ⅰ19.圆弧杆ⅰ20.孔ⅰ21.滑块ⅰ22.凹槽ⅰ23.孔ⅲ24.横杆ⅱ25.孔ⅳ26.滑块ⅱ27.凹槽ⅱ28.圆弧杆ⅱ29.孔ⅴ30.孔ⅳ31.横杆ⅲ32.圆弧杆ⅲ33.杆ⅰ34.翻边ⅰ35.杆ⅱ36.翻边ⅱ
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
如图1、图2、图3、图4所示，本发明由折翼ⅰa、折翼ⅱb、折翼ⅲc、连杆ⅰ1、锁定销ⅰ2、锁定销ⅱ3、连杆ⅱ4、锁定销ⅲ5、锁定销ⅳ6、锁定销ⅴ7、连杆ⅲ8、锁定销ⅵ9、聚氯乙烯翼膜10、固定架ⅱ11、固定架ⅰ12、锁定销ⅶ13、锁定销ⅷ14、致电人工肌肉15组成，折翼ⅰa中横杆ⅰ18的右端经锁定销ⅰ2与折翼ⅱb中横杆ⅱ24的左端活动连接；折翼ⅱb中横杆ⅱ24的右端经锁定销ⅴ7与折翼ⅲc中横杆ⅲ31的左端活动连接；连杆ⅰ1左端经锁定销ⅷ14与折翼ⅰa中竖杆16的孔ⅱ17活动连接；连杆ⅰ1右端和连杆ⅱ4左端经锁定销ⅶ13与折翼ⅰa中圆弧杆ⅰ19的滑块ⅰ21活动连接；连杆ⅱ4右端和连杆ⅲ8左经锁定销ⅲ5与折翼ⅱb中横杆ⅱ24前平面凹槽ⅱ27的滑块ⅱ26活动连接；连杆ⅲ8右端经锁定销ⅵ9与折翼ⅲc中横杆ⅲ31孔ⅵ30活动连接；固定架ⅰ12的顶部经锁定销ⅰ2固接于折翼ⅰa中横杆ⅰ18的后部；固定架ⅱ11的顶部经锁定销ⅳ6固接于折翼ⅱb中横杆ⅱ24的中部；固定架ⅰ12与折翼ⅱb支撑架所夹的角度为a；固定架ⅱ11与折翼ⅲc支撑架所夹的角度为b；聚氯乙烯翼膜10的上表面粘接于折翼ⅰa的竖杆16、横杆ⅰ18、圆弧杆ⅰ19，折翼ⅱb的横杆ⅱ24、圆弧杆ⅱ28，折翼ⅲc的横杆ⅲ31、圆弧杆ⅲ32的下表面；聚氯乙烯翼膜10的下表面粘接于固定架ⅰ12和固定架ⅱ11的上表面；致电人工肌肉15左端固接于折翼ⅰa中竖杆16近下端右面，致电人工肌肉15右端固接于连杆ⅰ1近左端。
如图5所示，折翼ⅰa由横杆ⅰ18、竖杆16、圆弧杆ⅰ19、滑块ⅰ21组成，其中横杆ⅰ18右端设有孔ⅰ20，竖杆16右侧设有孔ⅱ17，圆弧杆ⅰ19的xx-yy段设有凹槽ⅰ22，滑块ⅰ21与凹槽ⅰ22滑动连接；竖杆16上端与横杆ⅰ18左端固接，圆弧杆ⅰ19上端与横杆ⅰ18中部固接；折翼ⅰa中竖杆16的外围轮廓为fg连线，外围轮廓曲线由f-g段直线构成，其中：
f-g段直线方程为：
y＝21
折翼ⅰa中横杆ⅰ18的外围轮廓为gh连线，外围轮廓曲线由g-h段曲线构成，其中：
g-h段曲线方程为：
折翼ⅰa中圆弧杆ⅰ19的外围轮廓为ⅰjk连线，外围轮廓曲线由ⅰ-j段直线、j-k段直线构成，其中：
ⅰ-j段曲线方程为：
j-k段曲线方程为：
如图6所示，折翼ⅱb由横杆ⅱ24、圆弧杆ⅱ28、滑块ⅱ26组成，其中组成，其中左端设有孔ⅲ23，横杆ⅱ24右端设有孔ⅳ25，横杆ⅱ24前平面设有凹槽ⅱ27，滑块ⅱ26与凹槽ⅱ27滑动连接；圆弧杆ⅱ28上端固接于横杆ⅱ24左端；圆弧杆ⅱ28与横杆ⅱ24连接处的夹角t为30°-35°。
折翼ⅱb中横杆ⅱ24的外围轮廓为mn连线，外围轮廓曲线m-n段曲线构成，其中：
m-n段曲线方程为：
折翼ⅱb中圆弧杆ⅱ28的外围轮廓为lm连线,外围轮廓曲线l-m段直线方程为，其中：
l-m段曲线方程为：
如图7所示，折翼ⅲc由横杆ⅲ31、圆弧杆ⅲ32组成，其中横杆ⅲ31左端设有孔ⅴ29，横杆ⅲ31中部设有孔ⅵ30，圆弧杆ⅲ32上端固接于横杆ⅲ31左端；圆弧杆ⅲ32与横杆ⅲ31连接处的夹角u为15°-20°.
折翼ⅲc中横杆ⅲ31的外围轮廓为pq连线，外围轮廓曲线由p-q段曲线构成，其中：
p-q段曲线方程为：
折翼ⅲc中圆弧杆ⅲ32的外围轮廓为op连线，外围轮廓曲线由o-p段曲线构成，其中：
o-p段曲线方程为：
如图3所示，固定架ⅰ12由杆ⅰ33和翻边ⅰ34组成，杆ⅰ33的外围轮廓为αβ连线，外围轮廓曲线由α-β段曲线构成，其中：
α-β段曲线方程为：
杆ⅰ33和翻边ⅰ34之间夹角ε为60°-65°，翻边高τ为1.3mm-2mm。
如图3所示，固定架ⅱ11由杆ⅱ35和翻边ⅱ36组成，杆ⅱ35的外围轮廓为γδ连线，外围轮廓曲线由γ-δ段曲线构成，其中：
γ-δ段曲线线方程为：
杆ⅱ35和翻边ⅱ36之间夹角ζ为35°-40°，翻边高υ为1.3mm-2mm。
如图8所示，聚氯乙烯翼膜10的外围轮廓为ηθικλη连线，外围轮廓曲线由η-θ段曲线、θ-ι段曲线、ι-κ段曲线、κ-λ段曲线、λ-η段直线构成，其中：
η-θ段曲线方程为：
θ-ι段曲线方程为：
ι-κ段曲线方程为：
κ-λ段曲线方程为：
λ-η段直线方程为：
y＝21。
如图9、图10、图11、图12、图13所示，折翼ⅰa、折翼ⅱb、折翼ⅲc、滑块ⅱ26的厚度y为1mm-1.5mm，宽度r为1.5mm-2.5mm；所述连杆ⅰ1、连杆ⅱ4、连杆ⅲ8、固定架ⅱ11、固定架ⅰ12的厚度x为0.3mm-0.5mm；材料均为铝合金。
如图1、图2、图8所示，聚氯乙烯翼膜10、锁定销ⅰ2、锁定销ⅱ3、锁定销ⅲ5、锁定销ⅳ6、锁定销ⅴ7、锁定销ⅵ9、锁定销ⅶ13、锁定销ⅷ14的材料均为高密度聚乙烯。
本发明的工作过程如下：当折叠扑翼微飞行器起飞之前，自调节变形可折叠翼中致电人工肌肉15处于收紧状态，在单片机控制系统的控制下，两侧自调节变形可折叠翼的致电人工肌肉15通电并张开，此时连杆机构开始工作，使连杆ⅰ1滑块ⅰ21右端沿折翼ⅰa凹槽ⅰ22逆时针滑动，带动连杆ⅱ4顺时针转动，连杆ⅱ4和连杆ⅲ8与滑块ⅱ26活动连接，连杆ⅱ4和连杆ⅲ8于滑块上转动，滑块ⅱ26沿折翼ⅱb凹槽ⅱ27滑动，连杆ⅲ8逆时针转动，折翼ⅰa逆时针转动约2a的角度，折翼ⅱb逆时针转动约2b的角度，折叠翼张开，聚氯乙烯翼膜10随之张开；当折叠扑翼微飞行器降落之后，自调节变形可折叠翼仍处于完全展开状态，然后两侧自调节变形可折叠翼中致电人工肌肉15处于张开状态，在单片机控制系统的控制下，自调节变形可折叠翼的致电人工肌肉15并收紧，此时连杆机构开始工作，使连杆ⅰ1右端沿折翼ⅰa凹槽ⅰ22顺时针滑动，带动连杆ⅱ4逆时针转动，连杆ⅱ4和连杆ⅲ8与滑块ⅱ26活动连接，连杆ⅱ4和连杆ⅲ8于滑块ⅱ26上转动，滑块ⅱ26沿折翼ⅱb凹槽ⅱ27滑动，连杆ⅲ8顺时针转动，折翼ⅰa顺时针转动约2a的角度，折翼ⅱb顺时针转动约2b的角度，折叠翼折叠，聚氯乙烯翼膜10随之折叠。收回自调节变形可折叠翼，断电并回收。在单片机控制系统的控制下，各部件能够准确的做出响应，有效的完成展翼和收翼动作。可折叠扑翼微飞行器收翼时，自调节变形可折叠翼中致电人工肌肉的利用使得自调节变形可折叠翼保持折叠状态，能提高工作效率，同时方便回收及携带。