本发明专利技术属于仿生微型飞行器技术领域，并提供一种类蜻蜓式双扑翼微型飞行器，包括机体外壳、机体头部、机体尾部以及对称设置于所述机体外壳两侧的4个机翼，每个所述机翼均通过万向球轴承与所述机体外壳可转动连接，所述机体外壳内设置有4个用于控制机翼扑动以及改变机翼迎角的控制机构，每个所述机翼的一端均穿过所述机体外壳且与其对应的控制机构连接。该微型飞行器高度模拟蜻蜓翼气动布局设计，采用双排式布局方案，可利用前后两翼之间的有利气动干扰实现较高的气动效率，每片机翼均通过单独控制实现单独的扑动和俯仰，进而实现多种机动动作，提高气动性能和机动能力。
A dragonfly type double flapping wing micro air vehicle
【技术实现步骤摘要】
一种类蜻蜓式双扑翼微型飞行器
本专利技术涉及仿生微型飞行器
，具体涉及一种类蜻蜓式双扑翼微型飞行器。
技术介绍
蜻蜓是少数可以滑翔飞行的昆虫之一，它具有两对展弦比较大的翅膀，通过对四个翅膀的单独控制，能够实现快速的起飞、加速和悬停等复杂机动动作。究其原因主要是，蜻蜓的四个翅膀在拍动飞行时能够根据自身运动需求合理控制周围空气的流动，进而产生飞行中所需的升力与推力。当产生升力足够支撑机体的重量并达到了平衡时，即可实现悬停飞行。为了研究蜻蜓的双翅翼飞行机理，目前很多人运用仿生学原理设计制作了能够模拟蜻蜓扑翼飞行的微型飞行器。但是现有的微型飞行器大多仍是旋翼或是单扑翼飞行器，与蜻蜓的高机动性相比，还具有很大的差距。在公开号为CN108438220A的专利技术专利申请文件中，公开了一种多自由度仿蜻蜓扑翼飞行器及其控制方法，该飞行器采用四驱动扑翼的形式，可以实现俯仰、偏航、悬停等飞行动作，但是该飞行器主要侧重于飞行控制，结构相对较为复杂，制作和装配精度要求较高，难以实现微型化。此外，由于真实蜻蜓具有较长的机身，可以通过机身的运动实现辅助飞行控制，而该飞行器的结构与真实蜻蜓的差别很大，仿生度不高，无法用于模拟蜻蜓翼拍动飞行研究。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种高度模拟蜻蜓翼气动布局设计的类蜻蜓式双扑翼微型飞行器，该微型飞行器采用双排式布局方案，可利用前后两翼之间的有利气动干扰实现较高的气动效率，每片机翼均通过单独控制实现单独的扑动和俯仰，进而实现多种机动动作，提高气动性能和机动能力。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下。一种类蜻蜓式双扑翼微型飞行器，包括机体外壳、机体头部、机体尾部以及对称设置于所述机体外壳两侧的4个机翼，每个所述机翼均通过万向球轴承与所述机体外壳可转动连接，所述机体外壳内设置有4个用于控制机翼扑动以及改变机翼迎角的控制机构，每个所述机翼的一端均穿过所述机体外壳且与其对应的控制机构连接。进一步，所述机体头部内设置有用于控制机翼扑动与俯仰运动的控制器，所述机体外壳内设置有电源，所述电源分别与所述控制器及4个控制机构电连接，每个所述控制机构均与所述控制器电连接。更进一步，每个所述机翼上均设有用于感应机翼扑动频率的传感器，每个所述传感器均与所述控制器电连接。更进一步，所述机体头部内设置有微型摄像头，所述微型摄像头分别与所述控制器、所述电源电连接。进一步，每个所述控制机构均包括用于控制机翼扑动的曲轴连杆机构和第一电机，每个所述机翼的一端均延伸至所述机体外壳内，且与其对应的曲轴连杆机构连接，每个所述曲轴连杆机构均与其对应的第一电机连接，且通过第一电机带动与其对应的机翼扑动。更进一步，每个所述曲轴连杆机构均包括L型连杆、飞轮和限位板，每个所述限位板上均设有条形孔，每个所述L型连杆的一端均穿过与其对应的条形孔，且沿所述条形孔竖向移动，每个所述L型连杆的另一端均安装于与其对应的飞轮偏离中心的侧缘上，且与所述飞轮可转动连接，每个所述飞轮均通过减速齿轮组与其对应的第一电机连接。更进一步，每个所述飞轮的转轴均穿过与其对应的限位板，且与所述限位板可转动连接，每个所述限位板的上下两端均与所述机体外壳可拆卸连接。进一步，每个所述控制机构均包括用于改变机翼迎角的传动机构，每个所述传动机构的一端均与其对应的万向球轴承的旋转球体相切连接，每个所述传动机构的另一端均安装于所述机体外壳靠近与其对应的万向球轴承的一侧上。更进一步，每个所述传动机构均包括第二电机和传动轮，每个所述第二电机的输出轴均与其对应的传动轮可拆卸连接，每个所述第二电机均固定安装于所述机体外壳上，每个所述传动轮均与其对应的万向球轴承的旋转球体相切连接。进一步，所述机体尾部包括弹性连接件以及套接于所述弹性连接件上的若干个轻质柱体，每个所述轻质柱体均依次首尾相接，所述弹性连接件的一端固定于所述机体外壳的尾端。更进一步，每个所述轻质柱体均与所述弹性连接件可拆卸连接，所述弹性连接件为柔性弹簧，每个所述轻质柱体均为轻木螺旋状柱体。进一步，每个所述机翼均包括柔性薄膜以及用于固定所述柔性薄膜的外缘骨架，每个所述外缘骨架靠近所述机体外壳的一端均连接有摇臂，每个所述摇臂的一端均穿过与其对应的万向球轴承的旋转球体，且与其对应的控制机构连接。本专利技术的有益效果：1、本专利技术提供的一种类蜻蜓式双扑翼微型飞行器，该微型飞行器高度模拟蜻蜓翼气动布局设计，采用双排式布局方案，可利用前后两翼之间的有利气动干扰实现较高的气动效率，四片翼可以单独控制，每片机翼均通过单独控制实现单独的扑动和俯仰，其中俯仰运动的幅值、相位和频率由翼根部的电机控制，而扑动的幅值、相位和频率由机身内部的连杆机构控制。进而实现多种机动动作，提高气动性能和机动能力。2、本专利技术提供的一种类蜻蜓式双扑翼微型飞行器，整体结构简单，重量较轻，且组合方便快速，易于携带，适用于狭窄环境的监测。附图说明图1为本专利技术实施例1的结构示意图。图2为本专利技术实施例1中前翼的结构示意图。图3为本专利技术实施例1中后翼的结构示意图。图4为本专利技术实施例1中机翼与控制机构的结构示意图。图5为本专利技术实施例1中曲轴连杆机构与第一电机的结构示意图。图6为本专利技术实施例1中减速齿轮组与第一电机的结构示意图。图7为本专利技术实施例1中传动机构的结构示意图。图8为本专利技术实施例1中控制器的工作原理示意图。图中：1、机体外壳；2、机体头部；21、微型摄像头；3、机体尾部；31、弹性连接件；32、轻质柱体；4、机翼；41、柔性薄膜；42、外缘骨架；43、摇臂；44、传感器；5、万向球轴承；6、控制机构；61、曲轴连杆机构；611、L型连杆；612、飞轮；613、限位板；614、条形孔；615、减速齿轮组；62、第一电机；63、传动机构；631、第二电机；632、传动轮；7、控制器；8、电源。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1参见图1-8所示，本专利技术实施例所提供的一种高度模拟蜻蜓翼气动布局设计的类蜻蜓式双扑翼微型飞行器，该微型飞行器采用双排式布局方案，可利用前后两翼之间的有利气动干扰实现较高的气动效率，每片机翼均通过单独控制实现单独的扑动和俯仰，进而实现多种机动动作，提高气动性能和机动能力。具体设计方案如下：一种类蜻蜓式双扑翼微型飞行器，包括机体外壳1、机体头部2、机体尾部3以及对称设置于机体外壳1两侧的4个机翼4，每个机翼4均通过万向球轴承5与机体外壳1可转动连接，机体外壳1内设置有4个用于控制机翼4扑动以及改变机翼4迎角的控制机构6，每本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种类蜻蜓式双扑翼微型飞行器，包括机体外壳(1)、机体头部(2)、机体尾部(3)以及对称设置于所述机体外壳(1)两侧的4个机翼(4)，其特征在于，每个所述机翼(4)均通过万向球轴承(5)与所述机体外壳(1)可转动连接，所述机体外壳(1)内设置有4个用于控制机翼(4)扑动以及改变机翼(4)迎角的控制机构(6)，每个所述机翼(4)的一端均穿过所述机体外壳(1)且与其对应的控制机构(6)连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种类蜻蜓式双扑翼微型飞行器，包括机体外壳(1)、机体头部(2)、机体尾部(3)以及对称设置于所述机体外壳(1)两侧的4个机翼(4)，其特征在于，每个所述机翼(4)均通过万向球轴承(5)与所述机体外壳(1)可转动连接，所述机体外壳(1)内设置有4个用于控制机翼(4)扑动以及改变机翼(4)迎角的控制机构(6)，每个所述机翼(4)的一端均穿过所述机体外壳(1)且与其对应的控制机构(6)连接。
2.根据权利要求1所述的类蜻蜓式双扑翼微型飞行器，其特征在于，所述机体头部(2)内设置有用于控制机翼(4)扑动与俯仰运动的控制器(7)，所述机体外壳(1)内设置有电源(8)，所述电源(8)分别与所述控制器(7)及4个控制机构(4)电连接，每个所述控制机构(4)均与所述控制器(7)电连接。
3.根据权利要求1所述的类蜻蜓式双扑翼微型飞行器，其特征在于，每个所述控制机构(6)均包括用于控制机翼(4)扑动的曲轴连杆机构(61)和第一电机(62)，每个所述机翼(4)的一端均延伸至所述机体外壳(1)内，且与其对应的曲轴连杆机构(61)连接，每个所述曲轴连杆机构(61)均与其对应的第一电机(62)连接，且通过第一电机(62)带动与其对应的机翼(4)扑动。
4.根据权利要求3所述的类蜻蜓式双扑翼微型飞行器，其特征在于，每个所述曲轴连杆机构(61)均包括L型连杆(611)、飞轮(612)和限位板(613)，每个所述限位板(613)上均设有条形孔(614)，每个所述L型连杆(611)的一端均穿过与其对应的条形孔(614)，且沿所述条形孔(614)竖向移动，每个所述L型连杆(611)的另一端均安装于与其对应的飞轮(612)偏离中心的侧缘上，且与所述飞轮(612)可转动连接，每个所述飞轮(612)均通过减速齿轮组(615)与其对应的第一电机(62)连接。
5.根据权利要求4所述的类蜻蜓式双扑翼微型飞行器，其特征在于，每个所述飞轮(...
【专利技术属性】
技术研发人员：张庆，吕毅，倪迎鸽，赵慧，
申请(专利权)人：西安航空学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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