一种仿生蝴蝶扑翼飞行器及其拉线式转向机构制造技术

本发明专利技术公开了一种仿生蝴蝶扑翼飞行器及其拉线式转向机构，转向机构包括电机、线轮、线轮齿轮、电位器齿轮、电位器、控制模块和电源，控制模块连接至电机和电位器；电机的转动轴与线轮固定连接，线轮与线轮齿轮同轴固定连接，线轮齿轮和电位器齿轮啮合，电位器齿轮与电位器的转动轴固定连接；线轮齿轮上设置有两个线槽和两根牵引线，一根牵引线的一端固定在一个线槽中且另一端固定在仿生蝴蝶扑翼飞行器一侧前翅的翅尖处，另一根牵引线的一端固定在另一个线槽中且另一端固定在仿生蝴蝶扑翼飞行器另一侧前翅的翅尖处，两根牵引线在两个线槽中的缠绕方向相反。本发明专利技术具有结构简单、重量轻、易操控、控制效果好，适合重量敏感的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生蝴蝶扑翼飞行器及其拉线式转向机构
本专利技术涉及扑翼飞行器
，特别涉及一种仿生蝴蝶扑翼飞行器及其拉线式转向机构。
技术介绍
扑翼飞行器是一种模仿鸟类或昆虫飞行的新型飞行器，与固定翼、旋翼飞行器相比，扑翼飞行器的效率更高、灵活性更好，仿生的外形使其具有更好的隐蔽性，且噪音更小，因此具有广泛的用途。仿生蝴蝶扑翼飞行器是指模仿蝴蝶的外形和飞行方式的一种扑翼飞行器，由驱动机构和转向机构组成，现有仿生蝴蝶扑翼飞行器的驱动机构大多采用电机驱动，两个翅膀同步扑动产生升力和推力，转向通常由安装在飞行器尾部的尾翼左右摆动来实现，这种转向方法增加了重量，降低了飞行器的性能，且由于仿生蝴蝶扑翼飞行器的飞行速度慢，通过尾翼改变气动实现转向的方式效果差，转弯半径大。另外加装尾翼的转向方法牺牲了仿生蝴蝶扑翼飞行器的仿生性。
技术实现思路
本专利技术提供一种仿生蝴蝶扑翼飞行器及其拉线式转向机构，相对于现有技术具有结构简单、重量轻、易操控、控制效果好、高仿生的优点。为解决上述问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种仿生蝴蝶扑翼飞行器的拉线式转向机构，所述拉线式转向机构安装在仿生蝴蝶扑翼飞行器的机身主碳棒上，所述拉线式转向机构包括：电机、线轮、线轮齿轮、电位器齿轮、电位器、控制模块和电源，其中：所述控制模块连接至所述电机和所述电位器；所述电机的转动轴与所述线轮固定连接，所述线轮与所述线轮齿轮同轴固定连接，所述线轮齿轮和所述电位器齿轮啮合，所述电位器齿轮与所述电位器的转动轴固定连接；所述线轮齿轮上设置有两个线槽和两根牵引线，一根牵引线的一端固定在一个线槽中且另一端固定在所述仿生蝴蝶扑翼飞行器一侧前翅的翅尖处，另一根牵引线的一端固定在另一个线槽中且另一端固定在所述仿生蝴蝶扑翼飞行器另一侧前翅的翅尖处，两根牵引线在两个线槽中的缠绕方向相反；所述控制模块用于接收所述仿生蝴蝶扑翼飞行器的遥控器发送来的转向指令，并根据所述转向指令确定所述线轮的转动方向和目标角度，启动所述电机按照所述转动方向开始转动，从所述电位器中实时获取所述电位器的电位值，根据所述电位值确定所述线轮的转动角度，并在所述线轮的转动角度达到目标角度时控制所述电机停转。一种仿生蝴蝶扑翼飞行器，包括：机身、设置在机身的主碳棒上的驱动机构以及设置在所述机身的主碳棒上的转向机构，所述转向机构为上述拉线式转向机构；所述机身包括主碳棒以及设置在所述主碳棒左右两侧的翅膀，所述驱动机构用于驱动左右两侧的翅膀同频同幅扑动，所述拉线式转向机构用于在所述遥控器的控制下改变一侧翅膀的有效面积实现转向。本专利技术上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下技术效果：上述方案中，电机带动线轮转动，线轮转动拉动两根牵引线，两根牵引线拉动左右两侧的翅膀产生形变，导致左右翅膀的有效面积产生差异，在左右翅膀同频同幅扑动时产生不同大小的升力，使仿生蝴蝶扑翼飞行器向一侧倾斜，实现转弯。同时，线轮带动线轮齿轮同步转动，线轮齿轮带动电位器齿轮转动，电位器齿轮带动电位器的转动轴同步转动，电位器输出的电位值发生变化。基于此，控制模块捕获电位器的电位值，进而得知电位器的转动轴的转动角度，进而得知电位器齿轮的转动角度，进而得知线轮齿轮的转动角度，进而得知线轮的转动角度，通过线轮的转动角度的大小判断是否达到控制指令所指示的目标转动角度，进而决定电机是否需要停转，由此实现对线轮转动角度的闭环反馈控制。线轮的转动角度越大，扑翼飞行器转弯半径越小，根据线轮转动角度和扑翼飞行器转动半径的对应关系，进一步实现了对仿生蝴蝶扑翼飞行器转弯半径的精准控制。其中，线轮的转动角度越大，左右翅膀的面积差越大，转弯半径越小。本专利技术提供的转向机构的结构简单、重量轻、易操控、且控制效果好，适合重量敏感、速度慢的扑翼飞行器，可以解决仿生蝴蝶扑翼飞行器转弯难的问题。相对于其它转向方式，本专利技术提供的转向机构通过改变左右翅的面积更容易实现大角度转向，最小转弯半径仅0.8米，具有灵活、易操控的特点。转向机构设置在机身主碳棒上，体积很小，具有较高的仿生性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种仿生蝴蝶扑翼飞行器的拉线式转向机构的结构示意图；图2是图1中支撑架的结构示意图；图3是图1中线轮和线轮齿轮的结构示意图；图4是图3的侧视图；图5是本专利技术实施例中仿生蝴蝶扑翼飞行器在直线飞行时的示意图；图6是本专利技术实施例中仿生蝴蝶扑翼飞行器在左转状态时的示意图。附图标记：1、仿生蝴蝶扑翼飞行器的左前翅；2、仿生蝴蝶扑翼飞行器的左后翅；3、仿生蝴蝶扑翼飞行器的驱动机构；4、仿生蝴蝶扑翼飞行器的转向机构；5、仿生蝴蝶扑翼飞行器的右后翅；6、仿生蝴蝶扑翼飞行器的右前翅；401、一根牵引线；402、另一根牵引线；403、支撑架；404、电位器；405、电位器齿轮；406、固定轴；407、线轮齿轮；408、线轮；409、电机；403a、支撑架固定孔；403b、一个牵引线孔；403c、另一个牵引线孔；403d、电位器固定孔；403e、线轮齿轮固定孔；403f、电机固定孔；408a、一个线槽；408b、另一个线槽；408c、一个牵引线固定孔；408d、另一个牵引线固定孔。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。本专利技术提供一种仿生蝴蝶扑翼飞行器的拉线式转向机构，如图1~6所示，该转向机构安装在仿生蝴蝶扑翼飞行器的机身主碳棒上，所述拉线式转向机构包括：电机409、线轮408、线轮齿轮407、电位器齿轮405、电位器404、控制模块和电源，其中：所述控制模块连接至所述电机409和所述电位器404；所述电机409的转动轴与所述线轮408固定连接，所述线轮408与所述线轮齿轮407同轴固定连接，所述线轮齿轮407和所述电位器齿轮405啮合，所述电位器齿轮405与所述电位器404的转动轴固定连接；所述线轮齿轮407上设置有两个线槽和两根牵引线401、402，一根牵引线401的一端固定在一个线槽408a中且另一端固定在所述仿生蝴蝶扑翼飞行器左前翅1的翅尖处，另一根牵引线403c的一端固定在另一个线槽408b中且另一端固定在所述仿生蝴蝶扑翼飞行器右前翅6的翅尖处，两根牵引线401、402在两个线槽408a、408b中的缠绕方向相反；所述控制模块用于接收所述仿生蝴蝶扑翼飞行器的遥控器发送来的转向指令，根据所述转向指令确定所述线轮408的转动方向和目标角度，启动所述电机409按照所述转动方向开始转动，从所述电位器404中实时获取所述电位器404的电位值，根据所述电位值确定所述线轮408的转动角度，并在所述线轮408的转动角度达到目标角度时控制所述电机409停转。其中，转向机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生蝴蝶扑翼飞行器的拉线式转向机构，其特征在于，所述拉线式转向机构安装在仿生蝴蝶扑翼飞行器的机身主碳棒上，所述拉线式转向机构包括：电机、线轮、线轮齿轮、电位器齿轮、电位器、控制模块和电源，其中：/n所述控制模块连接至所述电机和所述电位器；所述电机的转动轴与所述线轮固定连接，所述线轮与所述线轮齿轮同轴固定连接，所述线轮齿轮和所述电位器齿轮啮合，所述电位器齿轮与所述电位器的转动轴固定连接；所述线轮齿轮上设置有两个线槽和两根牵引线，一根牵引线的一端固定在一个线槽中且另一端固定在所述仿生蝴蝶扑翼飞行器一侧前翅的翅尖处，另一根牵引线的一端固定在另一个线槽中且另一端固定在所述仿生蝴蝶扑翼飞行器另一侧前翅的翅尖处，两根牵引线在两个线槽中的缠绕方向相反；/n所述控制模块用于在接收到所述仿生蝴蝶扑翼飞行器的遥控器发送来的转向指令时，根据所述转向指令确定所述线轮的转动方向和目标角度，启动所述电机按照所述转动方向开始转动，从所述电位器中实时获取所述电位器的电位值，根据所述电位值确定所述线轮的转动角度，并在所述线轮的转动角度达到目标角度时控制所述电机停转。/n

【技术特征摘要】
1.一种仿生蝴蝶扑翼飞行器的拉线式转向机构，其特征在于，所述拉线式转向机构安装在仿生蝴蝶扑翼飞行器的机身主碳棒上，所述拉线式转向机构包括：电机、线轮、线轮齿轮、电位器齿轮、电位器、控制模块和电源，其中：
所述控制模块连接至所述电机和所述电位器；所述电机的转动轴与所述线轮固定连接，所述线轮与所述线轮齿轮同轴固定连接，所述线轮齿轮和所述电位器齿轮啮合，所述电位器齿轮与所述电位器的转动轴固定连接；所述线轮齿轮上设置有两个线槽和两根牵引线，一根牵引线的一端固定在一个线槽中且另一端固定在所述仿生蝴蝶扑翼飞行器一侧前翅的翅尖处，另一根牵引线的一端固定在另一个线槽中且另一端固定在所述仿生蝴蝶扑翼飞行器另一侧前翅的翅尖处，两根牵引线在两个线槽中的缠绕方向相反；
所述控制模块用于在接收到所述仿生蝴蝶扑翼飞行器的遥控器发送来的转向指令时，根据所述转向指令确定所述线轮的转动方向和目标角度，启动所述电机按照所述转动方向开始转动，从所述电位器中实时获取所述电位器的电位值，根据所述电位值确定所述线轮的转动角度，并在所述线轮的转动角度达到目标角度时控制所述电机停转。


2.根据权利要求1所述的拉线式转向机构，其特征在于，还包括：支撑架；所述支撑架上设置有支撑架固定孔、电机固定孔和电位器固定孔；所述电机固定孔用于将所述电机固定在所述支撑架上；所述电位器固定孔用于将所述电位器固定在所述支撑架上；所述支撑架固定孔用于将所述支撑架固定在所述机身主碳棒上。


3.根据权利要求2所述的拉线式转向机构，其特征在于，所述支撑架上还设置有线轮齿轮固定孔，所述线轮齿轮固定孔与一个固定轴的一端固定连接，所述固定轴的另一端插设在所述线轮齿轮的中心孔中。

【专利技术属性】
技术研发人员：贺威，刘宏星，杨昆翰，葛慧林，付强，何修宇，李擎，邹尧，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11