一种翼展面积可调式扑翼机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种翼展面积可调式扑翼机器人，属于机器人领域，一种翼展面积可调式扑翼机器人，包括机架和安装在机架上的驱动单元、扑翼结构及尾翼，两组扑翼结构对称设置在机架两侧，扑翼结构包括主驱动杆，主驱动杆转动连接在机架上，主驱动杆的一端转动连接有副驱动杆，副驱动杆的底部转动连接有拉杆，拉杆及主驱动杆在驱动单元的驱动下同步往复运动，主驱动杆及副驱动杆上等距均分设有若干主翼骨，主翼骨的尾部一端转动连接设有副翼骨，本发明专利技术结合辅助窗口的扑翼结构设计，在相等能耗的情况下，能有效提升扑翼机器人的上升力度和滑翔能力，具有市场前景，适合推广。

【技术实现步骤摘要】
一种翼展面积可调式扑翼机器人
本专利技术涉及机器人领域，更具体地说，涉及一种翼展面积可调式扑翼机器人。
技术介绍
微型飞行器体积小携带方便，且具有良好的机动性和隐蔽性。因此微型飞行器适于在狭窄空间和恶劣环境下完成勘探、侦查、救援等任务。正是由于微型飞行器在特殊条件下的应用需求和空缺，使得微型飞行器成为近二十年来航空领域的研究热点根据飞行方式的不同，微型飞行器大致分为三类：固定翼飞行器、旋翼飞行器及扑翼飞行器。这三类飞行器各有优缺点，简单来说，固定翼飞行器具有高速飞行的传统优势，但是难以实现悬停或是垂直起降；旋翼飞行器能够实现垂直起降和悬停，但其为了平衡自身扭矩导致结构上较为复杂，而且也存在低雷诺数下气动效率低的缺点。扑翼飞行器是一种符合仿生学原理的新型飞行器，它具有高气动效率，高机动性的优点，能够实现垂直起降和悬停，因此微型扑翼飞行器是发展高效微型可垂直起降悬停飞行器极有潜力的方向。然而在目前的研究中，扑翼在上拍过程中翼面会带来很大的负升力，如何减小上拍过程中的负升力仍是扑翼飞行器的研究重点之一，为此我们提出一种翼展面积可调式扑翼机器人来解决以上问题。
技术实现思路
1．要解决的技术问题针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种翼展面积可调式扑翼机器人，可以通过驱动单元驱动拉杆及主驱动杆同步往复运动，进而带动扑翼结构上下做仿鸟的扑翼飞行运动，在高空高空气流的情况下，扑翼结构下移过程中，空气从进气仓进入气囊，气囊受气压鼓起，此时气囊提供复位杆向上支持力，使复位杆克服弹性复位筋的弹力，带动副翼骨绕主翼骨尾端下移旋转，使扑翼结构下移时形成聚拢结构，能从其底部空气获取高效的上升力，在扑翼结构上移过程中，气囊内气体从辅助窗口内的排气口排出，复位杆在弹性复位筋的作用下复位，带动副翼骨与主翼骨形成一体的流线形，此时结合排气口排出的空气，能使扑翼结构具有更好的滑翔能力和行程，本专利技术结合辅助窗口的扑翼结构设计，在相等能耗的情况下，能有效提升扑翼机器人的上升力度和滑翔能力，具有市场前景，适合推广。2．技术方案为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。一种翼展面积可调式扑翼机器人，包括机架和安装在机架上的驱动单元、扑翼结构及尾翼，两组所述扑翼结构对称设置在机架两侧，所述扑翼结构包括主驱动杆，所述主驱动杆转动连接在机架上，所述主驱动杆的一端转动连接有副驱动杆，所述副驱动杆的底部转动连接有拉杆，所述拉杆及主驱动杆在驱动单元的驱动下同步往复运动，所述主驱动杆及副驱动杆上等距均分设有若干主翼骨，所述主翼骨的尾部一端转动连接设有副翼骨，所述副翼骨与主翼骨间设有复位杆，所述复位杆的一端与副翼骨顶端转动连接，所述复位杆的另一端设有往复槽，所述主翼骨的一侧固定有与往复槽相匹配的滑轮，所述滑轮与副翼骨的顶端间套接设有弹性复位筋，所述副翼骨与主翼骨的顶侧包覆有上翼膜，所述副翼骨与主翼骨的底侧包覆有下翼膜，所述下翼膜的尾部等距均分设有若干辅助窗口，所述辅助窗口内设有排气口，所述上翼膜与下翼膜间设有气囊，所述气囊穿插设置在副翼骨与主翼骨间，所述气囊与排气口连通设置，所述机架前端设有进气仓，所述进气仓的输出端通过气管与气囊连通设置。本方案通过驱动单元驱动拉杆及主驱动杆同步往复运动，进而带动扑翼结构上下做仿鸟的扑翼飞行运动，在高空高空气流的情况下，扑翼结构下移过程中，空气从进气仓进入气囊，气囊受气压鼓起，此时气囊提供复位杆向上支持力，使复位杆克服弹性复位筋的弹力，带动副翼骨绕主翼骨尾端下移旋转，使扑翼结构下移时形成聚拢结构，能从其底部空气获取高效的上升力，在扑翼结构上移过程中，气囊内气体从辅助窗口内的排气口排出，复位杆在弹性复位筋的作用下复位，带动副翼骨与主翼骨形成一体的流线形，此时结合排气口排出的空气，能使扑翼结构具有更好的滑翔能力和行程，本专利技术结合辅助窗口的扑翼结构设计，在相等能耗的情况下，能有效提升扑翼机器人的上升力度和滑翔能力，具有市场前景，适合推广。进一步的，所述驱动单元为驱动电机，所述驱动单元的输出端固定有驱动齿轮，所述机架上转动连接设有两个对称设置的从动齿轮，两个所述从动齿轮相啮合，所述驱动齿轮与一侧的从动齿轮相啮合，所述从动齿轮的一侧偏心转动连接有第一传动杆，所述第一传动杆的一端与主驱动杆转动连接，所述第一传动杆的中部与拉杆转动连接。通过驱动单元的驱动齿轮带动两个从动齿轮相反方向旋转，在第一传动杆的带动下，主驱动杆上下往复运行，拉杆左右往复运行，进而形成主驱动杆下移时副驱动杆内折、主驱动杆上移时副驱动杆平直的扑翼运行轨迹，进一步提升了扑翼机器人的上升力。进一步的，所述从动齿轮的一侧圆心位置固定有同步轮，两个所述进气仓对称设置，所述进气仓的输入端设有滑槽，所述滑槽内滑动连接设有与其相匹配的仓门，所述同步轮的一侧偏心转动连接有第二传动杆，所述第二传动杆远离同步轮的一端与仓门顶部转动连接。进一步的，所述同步轮与第二传动杆的连接点旋转轴、从动齿轮与第一传动杆的连接点旋转轴同轴设置。通过旋转对称设置的连接点设置，使从动齿轮的连接点下移至最低点时，同步轮的连接点也下移至最低点，此时主驱动杆在杠杆作用下呈上移状态，即扑翼结构上移，同时第二传动杆在同步轮带动下推动仓门完全下移闭合，使进气仓进气及闭合的时机与扑翼结构下移和上移动作同步，满足气囊进气及排气的同步性。进一步的，所述弹性复位筋为往复化学肌肉结构，所述弹性复位筋具有驱动复位杆沿往复槽往主翼骨前端位移的弹力。通过弹性复位筋的设置，能在气囊无持续压强进入时，即仓门闭合时，有效利用弹性复位筋的弹力复位副翼骨与主翼骨，使二者形成一体的流线形，在此过程中能利用二者的合并压力压迫气囊，使气囊内的空气能快速从排气口排出。进一步的，所述辅助窗口设置在两个相邻的主翼骨间，所述气囊通过排气管与排气口连通设置，所述排气口上固定有与其轮廓相匹配的弹性夹。通过弹性夹的设计，使气囊进入空气时，利用弹性夹的弹力闭合排气口，使气囊能从进气仓接受足够压强的空气，在进气仓闭合时，在弹性复位筋的压力作用下，加压的空气迫使弹性夹开启，从而提供有效的排气通道。进一步的，所述机架上安装设有舵机，所述舵机的输出端与尾翼传动连接。通过舵机及尾翼的设置，能有效控制扑翼机器人的飞行方向及角度，提升飞行灵敏度。进一步的，所述上翼膜、下翼膜、气囊均为天然橡胶薄膜结构。通过天然橡胶薄膜结构的设计，减轻自重的同时，利用天然橡胶薄膜的弹力能在扑翼结构下移过程中兜住更多空气，从而提供更有效的上升力。进一步的，所述机架、主翼骨、副翼骨、主驱动杆、副驱动杆及拉杆均为碳纤维结构制作。通过碳纤维结构的设计，提升结构强度的同时进一步降低了自重。进一步的，所述机架上安装设有蓄电池、空速计、GPS定位模块和接收机，所述接收机内置飞控系统，所述接收机通过导线连接蓄电池，所述空速计、GPS定位模块及驱动单元均通过导线与接收机电性连接。通过接收机、空速计等结构设计，可使使用者利用遥控装置控制扑翼机器人，结合GPS定位模块能有效定位寻回，提升操作实用性。3．有益效果相比于现有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种翼展面积可调式扑翼机器人，包括机架（1）和安装在机架（1）上的驱动单元（3）、扑翼结构（4）及尾翼（2），其特征在于：两组所述扑翼结构（4）对称设置在机架（1）两侧，所述扑翼结构（4）包括主驱动杆（11），所述主驱动杆（11）转动连接在机架（1）上，所述主驱动杆（11）的一端转动连接有副驱动杆（12），所述副驱动杆（12）的底部转动连接有拉杆（13），所述拉杆（13）及主驱动杆（11）在驱动单元（3）的驱动下同步往复运动，所述主驱动杆（11）及副驱动杆（12）上等距均分设有若干主翼骨（45），所述主翼骨（45）的尾部一端转动连接设有副翼骨（451），所述副翼骨（451）与主翼骨（45）间设有复位杆（452），所述复位杆（452）的一端与副翼骨（451）顶端转动连接，所述复位杆（452）的另一端设有往复槽（453），所述主翼骨（45）的一侧固定有与往复槽（453）相匹配的滑轮（455），所述滑轮（455）与副翼骨（451）的顶端间套接设有弹性复位筋（454），所述副翼骨（451）与主翼骨（45）的顶侧包覆有上翼膜（41），所述副翼骨（451）与主翼骨（45）的底侧包覆有下翼膜（42），所述下翼膜（42）的尾部等距均分设有若干辅助窗口（421），所述辅助窗口（421）内设有排气口（44），所述上翼膜（41）与下翼膜（42）间设有气囊（43），所述气囊（43）穿插设置在副翼骨（451）与主翼骨（45）间，所述气囊（43）与排气口（44）连通设置，所述机架（1）前端设有进气仓（6），所述进气仓（6）的输出端通过气管（7）与气囊（43）连通设置。/n...

【技术特征摘要】
1.一种翼展面积可调式扑翼机器人，包括机架（1）和安装在机架（1）上的驱动单元（3）、扑翼结构（4）及尾翼（2），其特征在于：两组所述扑翼结构（4）对称设置在机架（1）两侧，所述扑翼结构（4）包括主驱动杆（11），所述主驱动杆（11）转动连接在机架（1）上，所述主驱动杆（11）的一端转动连接有副驱动杆（12），所述副驱动杆（12）的底部转动连接有拉杆（13），所述拉杆（13）及主驱动杆（11）在驱动单元（3）的驱动下同步往复运动，所述主驱动杆（11）及副驱动杆（12）上等距均分设有若干主翼骨（45），所述主翼骨（45）的尾部一端转动连接设有副翼骨（451），所述副翼骨（451）与主翼骨（45）间设有复位杆（452），所述复位杆（452）的一端与副翼骨（451）顶端转动连接，所述复位杆（452）的另一端设有往复槽（453），所述主翼骨（45）的一侧固定有与往复槽（453）相匹配的滑轮（455），所述滑轮（455）与副翼骨（451）的顶端间套接设有弹性复位筋（454），所述副翼骨（451）与主翼骨（45）的顶侧包覆有上翼膜（41），所述副翼骨（451）与主翼骨（45）的底侧包覆有下翼膜（42），所述下翼膜（42）的尾部等距均分设有若干辅助窗口（421），所述辅助窗口（421）内设有排气口（44），所述上翼膜（41）与下翼膜（42）间设有气囊（43），所述气囊（43）穿插设置在副翼骨（451）与主翼骨（45）间，所述气囊（43）与排气口（44）连通设置，所述机架（1）前端设有进气仓（6），所述进气仓（6）的输出端通过气管（7）与气囊（43）连通设置。


2.根据权利要求1所述的一种翼展面积可调式扑翼机器人，其特征在于：所述驱动单元（3）为驱动电机，所述驱动单元（3）的输出端固定有驱动齿轮（31），所述机架（1）上转动连接设有两个对称设置的从动齿轮（32），两个所述从动齿轮（32）相啮合，所述驱动齿轮（31）与一侧的从动齿轮（32）相啮合，所述从动齿轮（32）的一侧偏心转动连接有第一传动杆（321），所述第一传动杆（321）的一端与主驱动杆（11）转动连接，所述第一传动杆（321）的中部与拉杆（13）转动连接。


3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，李富强，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32