一种用于可折叠扑翼微飞行器的折扇式折叠翼机构的制作方法

本发明属微型扑翼飞行器技术领域，具体涉及一种用于可折叠扑翼微飞行器的自动调节式的折扇式折叠翼机构。

背景技术：

微型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。

通过观察自然界中的瓢虫，我们发现瓢虫为了在飞行结束后更好的适应自然环境，爬行和隐蔽。所以瓢虫在飞行结束后会将柔性后翅折叠于鞘翅下面。在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。因此对瓢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。或者可以折叠的扑翼飞行器大都是整体的折叠，为了折叠后不会形成干涉因此导致机翼设计的较窄，不能够形成足够的升力。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的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。

本发明为关于a-a轴线的对称结构，其中a-a轴线一侧由折翼ⅰa、折翼ⅱc、折翼ⅲe、折翼ⅳg、折翼ⅴⅰ、销轴ⅰ1、销轴ⅱ2、销轴ⅲ3、舵机转轴4、销轴ⅳ5、销轴ⅴ6、销轴ⅵ7、销轴ⅶ8、滑块组件ⅰd、滑块组件ⅱf、滑块组件ⅲh、滑块组件ⅳj、翼膜9、微型舵机b组成，其中微型舵机b固接于折翼ⅰa中横杆10的凹槽14上，微型舵机b的转轴4与折翼ⅱc的上孔ⅳ29连接；折翼ⅴⅰ的上孔ⅰ17经销轴ⅰ1与折翼ⅰa中横杆10的孔ⅰ11活动连接；折翼ⅳg的上孔ⅱ21经销轴ⅱ2与折翼ⅰa中横杆10的孔ⅱ12活动连接；折翼ⅲe的上孔ⅲ25经销轴ⅲ3与折翼ⅰa中横杆10的孔ⅲ13活动连接；滑块组件ⅳj的滑块ⅳ47与折翼ⅰa中竖杆16的凹槽ⅰ15滑动连接；滑块组件ⅲh的滑块ⅲ43与折翼ⅴⅰ的凹槽ⅱ19滑动连接；滑块组件ⅱf的滑块ⅱ39与折翼ⅳg的凹槽ⅲ23滑动连接；滑块组件ⅰd的滑块ⅰ35与折翼ⅲe的凹槽ⅳ27滑动连接；滑块组件ⅳj中连杆ⅳ45右端经销轴ⅶ8与折翼ⅴⅰ的挂耳ⅰ18活动连接，折翼ⅴⅰ的展开角度为0°-22.5°；滑块组件ⅲh中连杆ⅲ41右端经销轴ⅵ7与折翼ⅳg的挂耳ⅱ22活动连接，折翼ⅳg的展开角度为0°-45°；滑块组件ⅱf中连杆ⅱ37右端经销轴ⅴ6与折翼ⅲe的挂耳ⅲ26活动连接，折翼ⅲe的展开角度为0°-67.5°；滑块组件ⅰd中连杆ⅰ33右端经销轴ⅳ5与折翼ⅱc的挂耳ⅳ30活动连接，折翼ⅱc的展开角度为0°-90°；翼膜9粘接于折翼ⅰa、折翼ⅱc、折翼ⅲe、折翼ⅳg的下表面；整个折翼机构再通过折翼ⅰa的横杆10上的孔ⅴ50经销轴ⅻ48与微型扑翼飞行器主体上的孔ⅳ49连接。

所述的折翼ⅰa由横杆10和竖杆16组成，竖杆16上端与横杆10中部丁字形固接，横杆10的右端顺序设有孔ⅰ11、孔ⅱ12、孔ⅲ13和凹槽14，竖杆16的右侧中部设有凹槽ⅰ15；所述的折翼ⅱc为直杆ⅳ31，直杆ⅳ31上设有上孔ⅳ29，直杆ⅳ31左面中部设有挂耳ⅳ30；所述的折翼ⅲe为直杆ⅲ28，直杆ⅲ28上设有上孔ⅲ25，直杆ⅲ28右面中部设有凹槽ⅳ27，直杆ⅲ28左面中部设有挂耳ⅲ26；所述的折翼ⅳg为直杆ⅱ24，在直杆ⅱ24上设有上孔ⅱ21，直杆ⅱ24右面设有凹槽ⅲ23，直杆ⅱ24左面中部设有挂耳ⅱ22；所述的折翼ⅴⅰ为直杆ⅰ20，直杆ⅰ20上设有上孔ⅰ17，直杆ⅰ20右面中部设有凹槽ⅱ19，直杆ⅰ20左面中部设有挂耳ⅰ18。

所述滑块组件ⅰd由连杆ⅰ33、销轴ⅷ34和滑块ⅰ35组成，连杆ⅰ33设有右孔ⅰ32，连杆ⅰ33左端经销轴ⅷ34与滑块ⅰ35活动连接；所述滑块组件ⅱf由连杆ⅱ37、销轴ⅰx38和滑块ⅱ39组成，连杆ⅱ37设有右孔ⅱ36，连杆ⅱ37经销轴ⅰx38与滑块ⅱ39活动连接；所述滑块组件ⅲh由连杆ⅲ41销轴x42和滑块ⅲ43组成，连杆ⅲ41设有右孔ⅲ40，连杆ⅲ41经销轴x42与滑块ⅲ43活动连接；所述滑块组件ⅳj由连杆ⅳ45、销轴ⅺ46和滑块ⅳ47组成，连杆ⅳ45设有右孔ⅳ44，连杆ⅳ45经销轴ⅺ46与滑块ⅳ47活动连接。

所述折翼ⅰa、折翼ⅱc、折翼ⅲe、折翼ⅳg、折翼ⅴⅰ、滑块ⅰ35、滑块ⅱ39、滑块ⅲ43、滑块ⅳ47的厚度均为1mm-1.5mm，宽度均为1.5mm-2mm；所述的滑块组件中连杆ⅰ33、连杆ⅱ37、连杆ⅲ41、连杆ⅳ45的厚度均为0.5mm-1mm；材料均为光敏树脂；所述翼膜9、销轴ⅰ1、销轴ⅱ2、销轴ⅲ3、舵机转轴4、销轴ⅳ5、销轴ⅴ6、销轴ⅵ7、销轴ⅶ8、销轴ⅷ34、销轴ⅰx38、销轴x42、销轴ⅺ46和销轴ⅻ48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，致使微型舵机b开始旋转工作，连杆机构开始工作，舵机转动带动折翼ⅱc旋转折叠，通过连杆ⅰ33带动滑块ⅰ34前后滑动，在滑动到折翼ⅲe凹槽ⅳ27的前后端后滑块ⅰ34将带动折翼ⅲe转动，折翼ⅲe转动后将通过连杆ⅱ37带动滑块ⅱ39前后滑动，在滑动到折翼ⅳg凹槽ⅲ23的前后端后滑块ⅱ39将带动折翼ⅳg转动，折翼ⅳg转动后将通过连杆ⅲ41带动滑块ⅲ43前后滑动，在滑动到折翼ⅵ凹槽ⅱ19的前后端后滑块ⅲ43将带动折翼ⅵ转动，折翼ⅵ转动后将通过连杆ⅳ45带动滑块ⅳ47前后滑动，在滑动到折翼ⅰa竖杆16凹槽ⅰ15的前后端后折翼ⅵ将远离或靠近折翼ⅰa。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3的状态，当可折叠扑翼微型飞行器起飞之前，此时自调节可变形折叠翼正处于折叠状态，在单片机控制系统的控制下，自调节变形可折叠翼上连接的舵机开始工作，带动连杆机构开始工作，舵机b进行旋转之后带动折翼ⅱc逆时针转动，折翼ⅱc通过连杆ⅰ33带动滑块ⅰ35向后滑动，滑块ⅰ35滑动到折翼ⅲe凹槽ⅳ27后端之后将带动折翼ⅲe逆时针旋转，折翼ⅲe逆时针旋转通过连杆ⅱ37带动滑块ⅱ39向后滑动，滑动到折翼ⅳg凹槽ⅲ23后端之后带动折翼ⅳg逆时针旋转，折翼ⅳg逆时针旋转通过连杆ⅲ41带动滑块ⅲ43向后滑动，滑动到折翼ⅴⅰ凹槽ⅱ29后端之后带动折翼ⅴⅰ逆时针旋转，折翼ⅴⅰ逆时针旋转通过连杆ⅳ45带动滑块ⅳ47在折翼ⅰa竖杆16的凹槽ⅰ15中向后滑动，折翼ⅱc在微型舵机b的带动下转过90°后正好折翼ⅲe转过67.5°，折翼ⅳg转过45°，折翼ⅴⅰ转过22.5°。微型舵机b转过90°后锁定，此时折叠翼张开，翼膜9随之张开。

收翼原理：初始状态为附图1的状态，当可折叠扑翼微型飞行器降落之后，自调节变形可折叠翼仍处于完全展开状态，现在处于折翼ⅰa上的微型舵机b正处于锁定状态，在单片机控制系统的控制下，自调节变形可折叠翼上的微型舵机b接收到信号开始旋转工作，此时连杆机构微型舵机b的带动下开始工作。折翼ⅱc在微型舵机b的带动作用下开始顺时针旋转，折翼ⅱc通过连杆ⅰ33带动滑块ⅰ35向前滑动，滑块ⅰ35在滑动到折翼ⅲe的凹槽ⅳ27前端之后将带动折翼ⅲe顺时针转动，折翼ⅲe顺时针转动通过连杆ⅱ37带动滑块ⅱ39向前滑动，在滑动到折翼ⅳg的凹槽ⅲ23前端之后将带动折翼ⅳg顺时针转动，折翼ⅳg顺时针转动通过连杆ⅲ41带动滑块ⅲ43向前滑动，滑块ⅲ43在滑动到折翼ⅵ的凹槽ⅱ19前端后将会带动折翼ⅵ顺时针转动，折翼ⅵ顺时针转动通过连杆ⅳ45带动滑块ⅳ47向前滑动，在滑块滑动到折翼ⅰa竖杆16的凹槽ⅰ15前端，折翼ⅱc、折翼ⅲe、折翼ⅳg、折翼ⅴⅰ全向折翼ⅰa折叠，翼膜随之折叠完成收翼动作，在微型舵机带动折翼ⅱc转过90°之后锁定。

本发明在单片机控制系统的控制下，各个部件能够准确快速的作出响应，可以有效的完成展翼和收翼动作。可折叠扑翼微飞行器在收翼时，微型舵机可以保持其折叠状态，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折扇式折叠翼机构的俯视图

图2为用于可折叠扑翼微飞行器的折扇式折叠翼机构的正视图

图3为收翼状态示意图

图4为折翼ⅰ的结构示意图

图5为折翼ⅱ的结构示意图

图6为折翼ⅲ的结构示意图

图7为折翼ⅳ的结构示意图

图8为折翼ⅴ的结构示意图

图9为滑块组件ⅰ的结构示意图

图10为滑块组件ⅱ的结构示意图

图11为滑块组件ⅲ的结构示意图

图12为滑块组件ⅳ的结构示意图

图13为滑块与凹槽连接示意图

图14为微型舵机与折翼ⅰ，折翼ⅱ连接示意图

图15为折翼机构与微飞行器主体连接示意图

其中：a.折翼ⅰb.微型舵机c.折翼ⅱd.滑块组件ⅰe.折翼ⅲf.滑块组件ⅱg.折翼ⅳh.滑块组件ⅲⅰ.折翼ⅴj.滑块组件ⅳ1.销轴ⅰ2.销轴ⅱ3.销轴ⅲ4.舵机转轴5.销轴ⅳ6.销轴ⅴ7.销轴ⅵ8.销轴ⅶ9.翼膜10.横杆11.孔ⅰ12.孔ⅱ13.孔ⅲ14.凹槽15.凹槽ⅰ16.竖杆17.上孔ⅰ18.挂耳ⅰ19.凹槽ⅱ20.直杆ⅰ21.上孔ⅱ22.挂耳ⅱ23.凹槽ⅲ24.直杆ⅱ25.上孔ⅲ26.挂耳ⅲ27.凹槽ⅳ28.直杆ⅲ29.上孔ⅳ30.挂耳ⅳ31.直杆ⅳ32.右孔ⅰ33.连杆ⅰ34.销轴ⅷ35.滑块ⅰ36.右孔ⅱ37.连杆ⅱ38.销轴ⅸ39.滑块ⅱ40.右孔ⅲ41.连杆ⅲ42.销轴ⅹ43.滑块ⅲ44.右孔ⅳ45.连杆ⅳ46.销轴ⅺ47.滑块ⅳ48.销轴ⅻ49.孔ⅳ50.孔ⅴ

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至图3所示，本发明为关于a-a轴线的对称结构，其中a-a轴线一侧由折翼ⅰa、折翼ⅱc、折翼ⅲe、折翼ⅳg、折翼ⅴⅰ、销轴ⅰ1、销轴ⅱ2、销轴ⅲ3、舵机转轴4、销轴ⅳ5、销轴ⅴ6、销轴ⅵ7、销轴ⅶ8、滑块组件ⅰd、滑块组件ⅱf、滑块组件ⅲh、滑块组件ⅳj、翼膜9、微型舵机b组成，其中微型舵机b固接于折翼ⅰa中横杆10的凹槽14上，微型舵机b的转轴4与折翼ⅱc的上孔ⅳ29连接；折翼ⅴⅰ的上孔ⅰ17经销轴ⅰ1与折翼ⅰa中横杆10的孔ⅰ11活动连接；折翼ⅳg的上孔ⅱ21经销轴ⅱ2与折翼ⅰa中横杆10的孔ⅱ12活动连接；折翼ⅲe的上孔ⅲ25经销轴ⅲ3与折翼ⅰa中横杆10的孔ⅲ13活动连接；滑块组件ⅳj的滑块ⅳ47与折翼ⅰa中竖杆16的凹槽ⅰ15滑动连接；滑块组件ⅲh的滑块ⅲ43与折翼ⅴⅰ的凹槽ⅱ19滑动连接；滑块组件ⅱf的滑块ⅱ39与折翼ⅳg的凹槽ⅲ23滑动连接；滑块组件ⅰd的滑块ⅰ35与折翼ⅲe的凹槽ⅳ27滑动连接；滑块组件ⅳj中连杆ⅳ45右端经销轴ⅶ8与折翼ⅴⅰ的挂耳ⅰ18活动连接，折翼ⅴⅰ的展开角度为0°-22.5°；滑块组件ⅲh中连杆ⅲ41右端经销轴ⅵ7与折翼ⅳg的挂耳ⅱ22活动连接，折翼ⅳg的展开角度为0°-45°；滑块组件ⅱf中连杆ⅱ37右端经销轴ⅴ6与折翼ⅲe的挂耳ⅲ26活动连接，折翼ⅲe的展开角度为0°-67.5°；滑块组件ⅰd中连杆ⅰ33右端经销轴ⅳ5与折翼ⅱc的挂耳ⅳ30活动连接，折翼ⅱc的展开角度为0°-90°；翼膜9粘接于折翼ⅰa、折翼ⅱc、折翼ⅲe、折翼ⅳg的下表面；整个折翼机构再通过折翼ⅰa的横杆10上的孔ⅴ50经销轴ⅻ48与微型扑翼飞行器主体上的孔ⅳ49连接。

如图4至图8所示，所述的折翼ⅰa由横杆10和竖杆16组成，竖杆16上端与横杆10中部丁字形固接，横杆10的右端顺序设有孔ⅰ11、孔ⅱ12、孔ⅲ13和凹槽14，竖杆16的右侧中部设有凹槽ⅰ15；所述的折翼ⅱc为直杆ⅳ31，直杆ⅳ31上设有上孔ⅳ29，直杆ⅳ31左面中部设有挂耳ⅳ30；所述的折翼ⅲe为直杆ⅲ28，直杆ⅲ28上设有上孔ⅲ25，直杆ⅲ28右面中部设有凹槽ⅳ27，直杆ⅲ28左面中部设有挂耳ⅲ26；所述的折翼ⅳg为直杆ⅱ24，在直杆ⅱ24上设有上孔ⅱ21，直杆ⅱ24右面设有凹槽ⅲ23，直杆ⅱ24左面中部设有挂耳ⅱ22；所述的折翼ⅴⅰ为直杆ⅰ20，直杆ⅰ20上设有上孔ⅰ17，直杆ⅰ20右面中部设有凹槽ⅱ19，直杆ⅰ20左面中部设有挂耳ⅰ18。

如图9至图13所示，所述滑块组件ⅰd由连杆ⅰ33、销轴ⅷ34和滑块ⅰ35组成，连杆ⅰ33设有右孔ⅰ32，连杆ⅰ33左端经销轴ⅷ34与滑块ⅰ35活动连接；所述滑块组件ⅱf由连杆ⅱ37、销轴ⅰx38和滑块ⅱ39组成，连杆ⅱ37设有右孔ⅱ36，连杆ⅱ37经销轴ⅰx38与滑块ⅱ39活动连接；所述滑块组件ⅲh由连杆ⅲ41销轴x42和滑块ⅲ43组成，连杆ⅲ41设有右孔ⅲ40，连杆ⅲ41经销轴x42与滑块ⅲ43活动连接；所述滑块组件ⅳj由连杆ⅳ45、销轴ⅺ46和滑块ⅳ47组成，连杆ⅳ45设有右孔ⅳ44，连杆ⅳ45经销轴ⅺ46与滑块ⅳ47活动连接。

所述折翼ⅰa、折翼ⅱc、折翼ⅲe、折翼ⅳg、折翼ⅴⅰ、滑块ⅰ35、滑块ⅱ39、滑块ⅲ43、滑块ⅳ47的厚度均为1mm-1.5mm，宽度均为1.5mm-2mm；所述的滑块组件中连杆ⅰ33、连杆ⅱ37、连杆ⅲ41、连杆ⅳ45的厚度均为0.5mm-1mm；材料均为光敏树脂；所述翼膜9、销轴ⅰ1、销轴ⅱ2、销轴ⅲ3、舵机转轴4、销轴ⅳ5、销轴ⅴ6、销轴ⅵ7、销轴ⅶ8、销轴ⅷ34、销轴ⅰx38、销轴x42、销轴ⅺ46和销轴ⅻ48的材料均为高密度聚乙烯。

如图14所示，折翼ⅰa和微型舵机固接，折翼ⅱc与微型舵机上方的转轴连接，舵机接受指令后通过舵机上方转轴的转动带动折翼ⅱc的转动。

如图15所示，折翼ⅰa的横杆左侧的孔ⅴ50经销轴ⅻ48与主架通过孔ⅳ49相连接，折翼ⅰa可以通过销轴转动，从而通过电机组和齿轮组带动折翼机构完成扑翼工作。

本发明的工作过程如下：当可折叠扑翼微型飞行器起飞之前，此时自调节可变形折叠翼正处于折叠状态，由微型舵机锁定。在单片机控制系统的控制下，自调节变形可折叠翼上连接的舵机开始工作，带动连杆机构开始工作，舵机b进行旋转之后带动折翼ⅱc逆时针转动，折翼ⅱc通过连杆ⅰ33带动滑块ⅰ35向后滑动，滑块ⅰ35滑动到折翼ⅲe凹槽ⅳ27后端之后将带动折翼ⅲe逆时针旋转，折翼ⅲe逆时针旋转通过连杆ⅱ37带动滑块ⅱ39向后滑动，滑动到折翼ⅳg凹槽ⅲ23后端之后带动折翼ⅳg逆时针旋转，折翼ⅳg逆时针旋转通过连杆ⅲ41带动滑块ⅲ43向后滑动，滑动到折翼ⅴⅰ凹槽ⅱ29后端之后带动折翼ⅴⅰ逆时针旋转，折翼ⅴⅰ逆时针旋转通过连杆ⅳ45带动滑块ⅳ47在折翼ⅰa竖杆16的凹槽ⅰ15中向后滑动，折翼ⅱc在微型舵机b的带动下转过90°后正好折翼ⅲe转过67.5°，折翼ⅳg转过45°，折翼ⅵ转过22.5°。微型舵机b转过90°后锁定，此时折叠翼张开，翼膜9随之张开。

当可折叠扑翼微型飞行器降落之后，自调节变形可折叠翼仍处于完全展开状态，现在处于折翼ⅰa上的微型舵机b正处于锁定状态，在单片机控制系统的控制下，自调节变形可折叠翼上的微型舵机b接收到信号开始旋转工作，此时连杆机构微型舵机b的带动下开始工作。折翼ⅱc在微型舵机b的带动作用下开始顺时针旋转，折翼ⅱc通过连杆ⅰ33带动滑块ⅰ35向前滑动，滑块ⅰ35在滑动到折翼ⅲe的凹槽ⅳ27前端之后将带动折翼ⅲe顺时针转动，折翼ⅲe顺时针转动通过连杆ⅱ37带动滑块ⅱ39向前滑动，在滑动到折翼ⅳg的凹槽ⅲ23前端之后将带动折翼ⅳg顺时针转动，折翼ⅳg顺时针转动通过连杆ⅲ41带动滑块ⅲ43向前滑动，滑块ⅲ43在滑动到折翼ⅵ的凹槽ⅱ19前端后将会带动折翼ⅵ顺时针转动，折翼ⅵ顺时针转动通过连杆ⅳ45带动滑块ⅳ47向前滑动，在滑块滑动到折翼ⅰa竖杆16的凹槽ⅰ15前端，折翼ⅱc、折翼ⅲe、折翼ⅳg、折翼ⅵ全向折翼ⅰa折叠，翼膜随之折叠完成收翼动作，在微型舵机带动折翼ⅱc转过90°之后锁定。本发明在单片机控制系统的控制下，各个部件能够准确快速的作出响应，可以有效的完成展翼和收翼动作。可折叠扑翼微飞行器在收翼时，微型舵机可以保持其折叠状态，方便回收及携带。