一种可以实现扑动扭转复合运动的仿生扑翼执行机构的制作方法

[0001]
本发明涉及一种微型仿生扑翼飞行器执行机构，尤其涉及一种利用摆动导杆机构和异面摆杆驱动机构实现大幅度扑动和扭转复合运动的微型仿生扑翼执行机构。


背景技术：

[0002]
微型扑翼飞行器是一种仿照蜂鸟和昆虫飞行方式发展的一种新型飞行器，具有高隐蔽性、体积小、噪声小和很好地气动效率等特点。空气动力学相关的仿真及实验研究表明，增大扑动幅度和实现主动扑动扭转的复合运动能够有效的提高扑翼飞行的升阻比，翅翼扑动与扭转的耦合运动有利于提高扑翼飞行器的机动性。作为微型仿生扑翼飞行器，它在军事隐蔽侦察、窃取情报等方面具有很高的应用价值。
[0003]
目前，国内外已经对微型扑翼飞行器展开了详细的研究，并且研究发展出数十种扑翼执行机构及微型扑翼飞行器。然而这些扑翼飞行器执行机构要么仅仅依靠翅翼的被动变形实现仿生扑翼模式，仿生水平较低；要么利用球铰或凸轮等机构达到扑动和扭转运动复合，难以微型化，制造困难；要么以增加驱动装置为代价提高扑翼飞行器的机动性，但受单个驱动装置体积重量的限制同样面临难以进一步微型化的问题。


技术实现要素：

[0004]
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种可以实现扑动扭转复合运动的仿生扑翼执行机构。使微型仿生扑翼飞行器具有高度仿生性的同时具有很大的微型化的潜力，使微型扑翼飞行器有机会在翼展10cm及以下的微尺寸范围内寻求突破。
[0005]
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种可以实现扑动扭转复合运动的仿生扑翼执行机构，包括机架、电机、第一齿轮、主摆动机构、辅摆动机构，所述主摆动机构包括左、右异形齿轮摆杆、联动摆杆，所述电机固定设置于所述机架上且与所述第一齿轮联动，所述左、右异形齿轮摆杆中部转动设置于所述机架上，且两者的相接面之间具有相啮合的齿，所述第一齿轮与所述左、右异形齿轮摆杆任其一形成第一曲柄摆动导杆机构；所述机架两侧上分别摆动设置有所述联动摆杆，所述联动摆杆与所述左、右异形齿轮摆杆之间形成第二曲柄摆动导杆机构，所述主摆动机构、辅摆动机构结构对称且分别设置于所述机架前后侧，所述辅摆动机构通过传动轴与所述第一齿轮同步联动。
[0006]
进一步地，所述主摆动机构的联动摆杆上转动设置有第一摆头，所述辅摆动机构的联动摆杆上转动设置有第二摆头，所述第二摆头具有联动槽，所述第一摆头具有一滑动置入所述联动槽中的联动轴。
[0007]
进一步地，所述第一曲柄摆动导杆机构包括偏心设置于所述第一齿轮的第一销轴以及设置于所述左、右异形齿轮摆杆任其一上的第一滑槽，所述第一销轴滑动配合于所述第一滑槽中。
[0008]
进一步地，所述第二曲柄摆动导杆机构包括设置于所述联动摆杆上的第二滑槽以及设置于所述左、右异形齿轮摆杆末端上的第二销轴，所述第二销轴滑动配合于所述第二
滑槽中。
[0009]
进一步地，所述主摆动机构、辅摆动机构的联动摆杆均具有一本体以及一垂直于所述本体的安装体，所述第二滑槽设置于所述本体的侧面，所述第一摆头或第二摆头转动设置于所述安装体中。
[0010]
更进一步地，所述机架包括下部的固定圆筒位、向两侧延伸的两侧翼以及中部位置的转座，所述左、右异形齿轮摆杆分别设置于所述两侧翼上，所述传动轴转动设置于所述转座中，所述电机固定设置于所述固定圆筒位中。
[0011]
更进一步地，所述左、右异形齿轮摆杆具有相互啮合的扇形齿轮。
[0012]
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明可微型化程度更高，并且对加工工艺水平要求较低。与传统的曲柄连杆机构相比，扑动幅度更接近昆虫实际飞行的水平，并且可以实现翅翼的大角度主动扭转，具有很高的仿生水平和应用价值。本发明适用于小型和微型、是一款结构紧凑，迎风面较小、利于小型化、可以实现扑动扭转复合运动的仿生扑翼机构。
附图说明
[0013]
图1是本发明的整体结构示意图；
[0014]
图2是本发明主要的结构示意图；
[0015]
图3是本发明部分分解的结构示意图；
[0016]
图4是本发明部分的结构示意图；
[0017]
图5是支架的结构示意图；
[0018]
图6辅摆动机构的结构示意图。
具体实施方式
[0019]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
[0020]
如图1、图2、图3所示。
[0021]
本发明实施例的一种可以实现扑动扭转复合运动的仿生扑翼执行机构，包括机架1、电机2、第一齿轮3、第二齿轮4、主摆动机构5、辅摆动机构6。
[0022]
机架1下部设置有固定圆筒位11，电机2固定设置于固定圆筒位11中，第二齿轮4与电机2的输出端固定连接，机架1上部具有转座12，其中转动设置有传动轴13，传动轴13两侧分别伸出机架1的两侧，为辅摆动机构6提供动力输入。
[0023]
第二齿轮4与传动轴13的前端固定连接，并与第一齿轮3啮合，第一齿轮3与传动轴13固定连接。
[0024]
主摆动机构5、辅摆动机构6的结构对称分别设置于机架1的前后侧，两者同频摆动具有给定相位差，本实施例以对其共同的结构说明如下。
[0025]
主摆动机构5包括左异形齿轮摆杆51、右异形齿轮摆杆52、以及分别与左异形齿轮摆杆51、右异形齿轮摆杆52配合的联动摆杆53，左异形齿轮摆杆51、右异形齿轮摆杆52分别设置于机架1的两侧翼上。
[0026]
左异形齿轮摆杆51、右异形齿轮摆杆52的头端为扇形齿轮54，两者的相接面之间
上具有相互啮合的齿，两者的中部通过销轴分别同心配合于机架前侧两端上，末端为摆杆55。
[0027]
第一齿轮3与具有滑槽的左异形齿轮摆杆51形成第一曲柄摆动导杆机构7，在本实施例中，右异形齿轮摆杆52的左异形齿轮摆杆51后侧面上固定设置有第一滑槽71，第一齿轮3上偏心设置有第一销轴72，第一销轴72滑动配合于第一滑槽71中。
[0028]
如图5、6，辅摆动机构6的右异形齿轮摆杆62上设置有第一滑槽73，传动轴13的后端固定设置有摆头14，摆头14上偏心设置有销轴74，销轴74滑动配合于第一滑槽73中。
[0029]
再结合图3，两侧上的联动摆杆53分别与左异形齿轮摆杆51、右异形齿轮摆杆52之间形成第二曲柄摆动导杆机构8，第二曲柄摆动导杆机构8包括设置于左异形齿轮摆杆51、右异形齿轮摆杆52末端上的第二销轴81以及设置于联动摆杆53上的第二滑槽82，第二销轴81滑动配合于第二滑槽82中。
[0030]
主摆动机构5的联动摆杆53上转动设置有第一摆头56，辅摆动机构6的联动摆杆63上转动设置有第二摆头66，第二摆头66具有联动槽67，第一摆头56具有一滑动置入联动槽67中的联动轴57。
[0031]
联动摆杆53均具有一本体531以及一垂直于本体531的安装体532，第二滑槽82设置于本体531的侧面，第一摆头56转动设置于安装体532中。
[0032]
联动摆杆63均具有联动摆杆53相同的结构。
[0033]
本发明在运行时，通过电机2使第二齿轮4、第一齿轮3旋转，联动传动轴13使主摆动机构5、辅摆动机构6同步动作，第二齿轮4通过第一曲柄摆动导杆机构7使左异形齿轮摆杆51、右异形齿轮摆杆52同步异向摆动，其中通过第一齿轮3偏心设置的第一销轴72与第一滑槽71配合实现摆动，进而使其末端上设置的第二销轴81与第二滑槽82滑动配合，使联动摆杆53摆动，而由于主摆动机构5、辅摆动机构6的第一摆头56、联动槽67形成相互联动的关系，使得固定于第一摆头56上的扑翼产生扑动的同时，又产生相适应的扭转，从而使设置于两侧的扑翼能够实现扑动扭转复合运动。
[0034]
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

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