一种可自主扭转机翼的仿鸟类飞行扑翼机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种可自主扭转机翼的仿鸟类飞行扑翼机器人，包括：机架、驱动机构、扑动机构、自主扭转机构、机翼和尾翼；驱动机构、扑动机构及自主扭转机构均安装在机架上，扑动机构分别与驱动机构和自主扭转机构相连，机翼分别与扑动机构和自主扭转机构相连，尾翼与自主扭转机构相连；驱动机构驱动扑动机构上下扑动，且带动自主扭转机构运动，使机翼可自主上下扑动且前后扭转，尾翼在机翼前后扭转的同时上下转动，在结构简单、仿生程度高、飞行效率高，且不额外增加舵机的前提下，实现机翼自主扭转，有效提高飞行升力和推力。

A kind of bird like flying flapping robot with self turning wings

【技术实现步骤摘要】
一种可自主扭转机翼的仿鸟类飞行扑翼机器人
本专利技术属于仿生机器人领域，尤其涉及一种可自主扭转机翼的仿鸟类飞行扑翼机器人。
技术介绍
自然界中的昆虫和鸟类全部采用扑翼的方式进行飞行，仿生扑翼飞行器是模仿昆虫以及鸟类翅膀扑动而设计的一种新型机器人，具有体积小、重量轻、能耗低、噪音低、机动性能优越、隐蔽性强等优势，通过翅膀的扑动和柔性变形产生的向上的升力和向前的推力，实现扑翼机器人在空中的灵活飞行，具有极强的仿生性。经过对昆虫及部分鸟类的研究发现，它们上下扑动的两个过程对飞行有着不同的意义，其下扑过程主要提供飞行的升力，而上扑过程主要产生前进的推力，若要获得较大的升力和推力，昆虫和部分鸟类在飞行过程中翅膀就需要因应上扑和下扑而及时进行扭转变形，但是，目前常见的仿鸟扑翼飞行器很多都不能实现翅膀的扭转，或者能实现扭转但需要额外的电机辅助或者结构非常复杂，难以微型化，以及存在仿生程度不高等问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种可自主扭转机翼的仿鸟类飞行扑翼机器人。有鉴于此，本专利技术提供了一种可自主扭转机翼的仿鸟类飞行扑翼机器人，包括：机架、驱动机构、扑动机构、自主扭转机构、机翼和尾翼；所述驱动机构、扑动机构及自主扭转机构均安装在机架上，所述扑动机构分别与所述驱动机构和自主扭转机构相连，所述机翼分别与所述扑动机构和自主扭转机构相连，所述尾翼与自主扭转机构相连；所述驱动机构驱动扑动机构上下扑动，且带动自主扭转机构运动，使所述机翼可自主上下扑动且前后扭转，所述尾翼在机翼前后扭转的同时上下转动。优选地，所述驱动机构包括：电机、电机齿轮、双联齿轮、双联齿轮轴、曲柄齿轮、曲柄齿轮轴及曲柄梁；所述电机设置在机架上，所述双联齿轮通过所述双联齿轮轴设置在机架上，双联齿轮包括第一齿轮和第二齿轮，所述曲柄齿轮通过所述曲柄齿轮轴设置在机架上，所述曲柄梁设置在曲柄齿轮上；所述电机齿轮设置在电机的输出轴上，并与所述第一齿轮啮合，所述曲柄齿轮与第二齿轮啮合。优选地，所述电机为空心杯电机，并设置在所述机架的电机槽中，机架后侧设置有第一限位垫片，所述第一限位垫片穿过电机与机架固定连接，所述机架的前端面在垂直于双联齿轮轴的竖直方向上设置有纵向滑槽；所述双联齿轮设置有中心孔，双联齿轮轴穿过双联齿轮的中心孔将双联齿轮设置在机架上，所述双联齿轮轴两端设置有第二限位垫片；曲柄齿轮设置有中心孔，曲柄齿轮轴穿过曲柄齿轮中心孔将曲柄齿轮设置在机架上，曲柄齿轮轴两端设置第三有限位垫片，曲柄齿轮中心孔旁侧还设置有副孔，曲柄梁穿过副孔与曲柄齿轮连接。优选地，所述扑动机构包括：连杆、联动杆、左翼根部、右翼根部、左旋转滑道、右旋转滑道、左翼支架、右翼支架；所述连杆上下两端均设置有开孔，曲柄梁穿过连杆下端开孔和曲柄齿轮的副孔，将连杆和曲柄齿轮连接，曲柄梁与曲柄齿轮固定连接，连杆与曲柄梁旋转连接，所述连杆下端开孔轴向两端外侧设置有第四限位垫片，所述左旋转滑道和右旋转滑道均与机架旋转连接，且内部均设置有滑槽，所述左翼根部的一端和右翼根部的一端均设置有通孔，所述联动杆穿过连杆上端开孔、左翼根部的通孔、右翼根部的通孔以及机架的纵向滑槽与自主扭转机构连接，联动杆可在机架的纵向滑槽内上下滑动，左翼根部的另一端和右翼根部的另一端分别穿过所述左旋转滑道内部滑槽和右旋转滑道内部滑槽，且分别与左翼支架的一端和右翼支架的一端同中心轴连接，所述联动杆带动左翼根部和右翼根部分别在左旋转滑道和右旋转滑道内滑动，使所述左翼支架和右翼支架分别在左翼根部和右翼根部的带动下上下运动。优选地，所述自主扭转机构包括：滑动块、传动连杆、第一滑道、第二滑道和尾杆，所述滑动块位于所述机架两侧壁之间，滑动块的一端被所述联动杆穿过并与其相连，在联动杆的带动下可在机架两侧壁之间上下滑动，滑动块的另一端与所述传动连杆的一端相连，所述第一滑道和第二滑道与机架两侧壁均连接，并与机架两侧壁间均存有间隙，第一滑道和第二滑道的两端均设置有开口，且内部均设置有滑槽，所述传动连杆的另一端通过第一滑道开口，穿过第一滑道的滑槽与所述尾杆一端相连，传动连杆在滑动块的带动下前后摆动且在第一滑道滑槽内滑动，第一滑道随传动连杆前后摆动，所述尾杆另一端通过第二滑道的开口，穿过第二滑道的滑槽与尾翼相连，尾杆在传动连杆的带动下前后摆动且在第二滑道的滑槽内滑动，第二滑道随尾杆前后摆动。优选地，所述自主扭转机构还包括：第一销钉、第二销钉、第三销钉和第四销钉；所述滑动块与传动连杆通过第一销钉连接，所述传动连杆与尾杆通过第二销钉连接，所述第一滑道与机架通过第三销钉连接，所述第二滑道与机架通过第四销钉连接。优选地，所述滑动块为一端设置有开口矩形槽的方体结构，开口矩形槽的两侧壁上设置有相对称的第一对孔，所述传动连杆两侧壁靠近滑动块一端设置有相对称的第二对孔，传动连杆两侧壁远离滑动块的一端设置有相对称的第三对孔，所述传动连杆近滑动块一端插入开口矩形槽，所述第一销钉穿过第一对孔和第二对孔将滑动块和传动连杆旋转连接，所述尾杆的一端设置有通孔，所述第二销钉穿过第三对孔和通孔将传动连杆和尾杆旋转连接；所述第一滑道左侧壁和右侧壁设置有相对称的孔，所述第二滑道左侧壁和右侧壁设置有相对称的孔，所述第三销钉包括第三左销钉和第三右销钉，所述第四销钉包括第四左销钉和第四右销钉，所述第三左销钉一端与机架左侧壁固定连接，另一端插入位于第一滑道左侧壁上的孔中，且不接触传动连杆，所述第三右销钉一端与机架右侧壁固定连接，另一端插入位于第一滑道右侧壁上的孔中，且不接触传动连杆，所述第四左销钉一端与机架左侧壁固定连接，另一端插入位于第二滑道左侧壁上的孔中，且不接触尾杆，所述第四右销钉一端与机架右侧壁固定连接，另一端插入位于第二滑道右侧壁上的孔中，且不接触尾杆。优选地，所述机翼包括左机翼和右机翼，所述左机翼前端与左翼支架相连接，右机翼前端与右翼支架相连接，左机翼后端和右机翼后端均与尾杆连接。优选地，所述尾翼上设置有开孔，所述尾杆一端插入尾翼开孔与其连接，尾翼上方一面与尾杆上切面保持平行。优选地，所述机架采用碳纤维薄板材料，所述连杆、左翼支架、右翼支架均采用碳纤维材料，所述机翼采用天然橡胶薄膜材料，所述尾翼采用塑料泡沫材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术能实现机器人机翼扑动过程中翼的俯仰角自主扭转，在下扑和上扑过程中调整飞行攻角的变化，使得扑动过程中所受的空气阻力减小，并于扑动过程中增加在前进方向上的推力，提高了前飞速度。2.本专利技术实现了尾杆的周期性转动，从而使尾杆带动尾翼上下扑动，进一步增大飞行机器人在前飞方向上的推力，从而使得飞行机器人的飞行速度和空中机动性得以提升，同时尾翼也具有增大升力的效果。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1示出了根据本专利技术的一个实施例的可自主扭转机翼的仿鸟类飞行扑翼机器人的结构示意图；图2示出了根据本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可自主扭转机翼的仿鸟类飞行扑翼机器人，其特征在于，包括：机架、驱动机构、扑动机构、自主扭转机构、机翼和尾翼；所述驱动机构、扑动机构及自主扭转机构均安装在机架上，所述扑动机构分别与所述驱动机构和自主扭转机构相连，所述机翼分别与所述扑动机构和自主扭转机构相连，所述尾翼与自主扭转机构相连；所述驱动机构驱动扑动机构上下扑动，且带动自主扭转机构运动，使所述机翼可自主上下扑动且前后扭转，所述尾翼在机翼前后扭转的同时上下转动。/n

【技术特征摘要】
1.一种可自主扭转机翼的仿鸟类飞行扑翼机器人，其特征在于，包括：机架、驱动机构、扑动机构、自主扭转机构、机翼和尾翼；所述驱动机构、扑动机构及自主扭转机构均安装在机架上，所述扑动机构分别与所述驱动机构和自主扭转机构相连，所述机翼分别与所述扑动机构和自主扭转机构相连，所述尾翼与自主扭转机构相连；所述驱动机构驱动扑动机构上下扑动，且带动自主扭转机构运动，使所述机翼可自主上下扑动且前后扭转，所述尾翼在机翼前后扭转的同时上下转动。


2.根据权利要求1所述的可自主扭转机翼的仿鸟类飞行扑翼机器人，其特征在于，所述驱动机构包括：电机、电机齿轮、双联齿轮、双联齿轮轴、曲柄齿轮、曲柄齿轮轴及曲柄梁；所述电机设置在机架上，所述双联齿轮通过所述双联齿轮轴设置在机架上，双联齿轮包括第一齿轮和第二齿轮，所述曲柄齿轮通过所述曲柄齿轮轴设置在机架上，所述曲柄梁设置在曲柄齿轮上；所述电机齿轮设置在电机的输出轴上，并与所述第一齿轮啮合，所述曲柄齿轮与第二齿轮啮合。


3.根据权利要求2所述的可自主扭转机翼的仿鸟类飞行扑翼机器人，其特征在于，所述电机为空心杯电机，并设置在所述机架的电机槽中，机架后侧设置有第一限位垫片，所述第一限位垫片穿过电机与机架固定连接，所述机架的前端面在垂直于双联齿轮轴的竖直方向上设置有纵向滑槽；所述双联齿轮设置有中心孔，双联齿轮轴穿过双联齿轮的中心孔将双联齿轮设置在机架上，所述双联齿轮轴两端设置有第二限位垫片；曲柄齿轮设置有中心孔，曲柄齿轮轴穿过曲柄齿轮中心孔将曲柄齿轮设置在机架上，曲柄齿轮轴两端设置有第三限位垫片，曲柄齿轮中心孔旁侧还设置有副孔，曲柄梁穿过副孔与曲柄齿轮连接。


4.根据权利要求3所述的可自主扭转机翼的仿鸟类飞行扑翼机器人，其特征在于，所述扑动机构包括：连杆、联动杆、左翼根部、右翼根部、左旋转滑道、右旋转滑道、左翼支架、右翼支架；所述连杆上下两端均设置有开孔，曲柄梁穿过连杆下端开孔和曲柄齿轮的副孔，将连杆和曲柄齿轮连接，曲柄梁与曲柄齿轮固定连接，连杆与曲柄梁旋转连接，所述连杆下端开孔轴向两端外侧设置有第四限位垫片，所述左旋转滑道和右旋转滑道均与机架旋转连接，且内部均设置有滑槽，所述左翼根部的一端和右翼根部的一端均设置有通孔，所述联动杆穿过连杆上端开孔、左翼根部的通孔、右翼根部的通孔以及机架的纵向滑槽与自主扭转机构连接，联动杆可在机架的纵向滑槽内上下滑动，左翼根部的另一端和右翼根部的另一端分别穿过所述左旋转滑道内部滑槽和右旋转滑道内部滑槽，且分别与左翼支架的一端和右翼支架的一端同中心轴连接，所述联动杆带动左翼根部和右翼根部分别在左旋转滑道和右旋转滑道内滑动，使所述左翼支架和右翼支架分别在左翼根部和右翼根部的带动下上下运动。


5.根据权利要求4所述的可自主扭转机翼的仿鸟类飞行扑翼机器人，其特征在于，所述自主扭转机构包括：滑动块、传动连杆、第一滑道、第二滑道和尾杆，所述滑动块位于所述机架两侧壁之间，滑动块的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝永平，叶锦涛，刘双杰，刘凤丽，
申请(专利权)人：沈阳理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21