一种扑翼飞行器的滑翔机构与控制方法技术

本发明专利技术公开了一种扑翼飞行器的滑翔机构，包括：基座；两个翅膀，分别转动连接于基座的左右两侧，两个翅膀均能够相对于基座上下摆动；扑翼驱动装置，包括扑翼电机和传动装置，扑翼电机能够通过传动装置带动两个翅膀上下摆动；耦合机构，设置在基座上，耦合机构能够阻止两个翅膀摆动；应用上述扑翼飞行器的滑翔机构，能够有效延长扑翼飞行器的续航时间；本发明专利技术还公开一种扑翼飞行器的控制方法。公开一种扑翼飞行器的控制方法。公开一种扑翼飞行器的控制方法。

【技术实现步骤摘要】
一种扑翼飞行器的滑翔机构与控制方法


[0001]本专利技术涉及仿生飞行器领域，特别是涉及扑翼飞行器的滑翔机构与控制方法。

技术介绍

[0002]扑翼飞行是一种高效节能的飞行方式，自然界中的大型鸟类通常可以通过扑动
‑
滑翔结合 的飞行方式达到节省能量的长距离飞行目的。人类通过模仿鸟类扑动飞行的方式，专利技术了多 款仿生扑翼飞行机器人，相比传统结构的飞行器来说能够有效节省能量，提高作业半径。
[0003]在现有的扑翼飞行器当中，大都需要一直扑动翅膀，产生足够的升力维持飞行，但这种 飞行方式需要驱动机构长时间运转来维持翅膀的不间断扑动，长时间运行后能耗较高，不利 于延长扑翼飞行器的续航时间。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种扑翼飞行 器的滑翔机构，能够有效延长扑翼飞行器的续航时间。
[0005]本专利技术的扑翼飞行器的滑翔机构，包括：基座；两个翅膀，分别转动连接于基座的左右 两侧，两个翅膀均能够相对于基座上下摆动；扑翼驱动装置，包括扑翼电机和传动装置，扑 翼电机能够通过传动装置带动两个翅膀上下摆动；耦合机构，设置在基座上，耦合机构能够 阻止两个翅膀摆动。
[0006]根据本专利技术的一些实施例，扑翼飞行器还包括：感知元件，设置在基座上，感知元件用 于感应两个翅膀相对于基座的转动角度。
[0007]根据本专利技术的一些实施例，感知元件包括：传感器支架，固定设置在基座上；角度传感 器，设置在传感器支架上；磁感元件，设置在翅膀上，角度传感器用于感应磁感元件的转动 角度。
[0008]根据本专利技术的一些实施例，扑翼电机为外转子电机，耦合机构包括：阻尼元件，转动设 置在基座上；驱动元件，设置在基座上，驱动元件用于驱动阻尼元件转动至抵接扑翼电机的 转子。
[0009]根据本专利技术的一些实施例，阻尼元件包括：第一转动连杆，转动设置在基座上；第三转 动连杆，转动设置在基座上；驱动元件能够驱动第一转动连杆和第三转动连杆合拢至夹持扑 翼电机的转子。
[0010]根据本专利技术的一些实施例，驱动元件包括：电机支架，设置在基座上；驱动电机，设置 在电机支架上；驱动丝杆，转动设置在电机支架上，驱动电机用于驱动丝杆转动；滑块，与 驱动丝杆螺纹配合，滑块连接第三转动连杆和第一转动连杆。
[0011]根据本专利技术的一些实施例，电机支架上设置有导轨，滑块与导轨滑动配合。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，驱动元件还包括第一拉杆和第二拉杆，第一拉杆两端分别与 滑块和第一转动连杆转动连接，第二拉杆两端分别与滑块和第三转动连杆转动连
接。
[0013]本专利技术还公开一种扑翼飞行器的控制方法，用于控制上述扑翼飞行器的滑翔机构，其特 征在于，包括如下步骤：S100、获取翅膀扑动的角速度α；S200、当α＜0时，控制扑翼电机 转速降低直至停转，当扑翼电机停转时控制耦合机构阻止两个翅膀摆动。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，在步骤S200当中，扑翼电机的PWM控制信号占空比随Δθ 的减小而减小，驱动电机的PWM控制信号占空比随Δθ的减小而增大，其中Δθ为期望角度 θ
exp
与当前翅膀实际角度θ
r
的差值。
[0015]应用上述扑翼飞行器的滑翔机构，在飞行过程当中，当接收到滑翔指令时，可以控制扑 翼驱动装置，带动两个翅膀摆动至最大翼展位置后停转，然后控制耦合机构，阻止两个翅膀 摆动，使得整个扑翼飞行器进入滑翔模式，相对于现有的扑翼飞行器来说，能够有效降低整 个飞行过程当中的平均能耗，延长续航时间。
[0016]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
[0017]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和 容易理解，其中：
[0018]图1为本专利技术实施例中抓扑翼飞行器滑翔机构总体结构的示意图；
[0019]图2为图1中驱动元件的示意图；
[0020]图3为图1中耦合机构的示意图；
[0021]图4为图1中感知元件的示意图；
[0022]上述附图包含以下附图标记。
[0023][0024]具体实施方式
[0025]下面详细描述本专利技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似 的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施 例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0026]在本专利技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等 指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化 描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0027]在本专利技术的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、 小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、 第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指 示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
[0028]本专利技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属
技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本专利技术中的具体含义。
[0029]参照图1至图4，本实施例的扑翼飞行器的滑翔机构，包括：基座1；两个翅膀，分别转 动连接于基座1的左右两侧，两个翅膀均能够相对于基座1上下摆动；扑翼驱动装置，包括 扑翼电机6和传动装置，扑翼电机6能够通过传动装置带动两个翅膀上下摆动；耦合机构7， 设置在基座1上，耦合机构7能够阻止两个翅膀摆动。
[0030]应用上述扑翼飞行器的滑翔机构，在飞行过程当中，当接收到滑翔指令时，可以控制扑 翼驱动装置，带动两个翅膀摆动至最大翼展位置后停转，然后控制耦合机构7，阻止两个翅 膀摆动，使得整个扑翼飞行器进入滑翔模式，相对于现有的扑翼飞行器来说，能够有效降低 整个飞行过程当中的平均能耗，延长续航时间。
[0031]其中，扑翼驱动装置当中，传动装置可以通过多种方式将扑翼电机6的动力传递给两个 翅膀，驱动翅膀上下摆动；例如采用曲柄连杆机构，将电机的旋转运动转化为翅膀的
往复摆 动，或者传动装置采用齿轮齿条机构，通过齿条带动两个翅膀摆动等。
[0032]本实施例当中，耦合机构7也可以通过多种方式阻止两个翅膀摆动，例如在扑翼电机6 上设置制动装置，在滑翔过程当中阻止扑翼电机6的转子转动；也可以在传动装置或者在翅 膀上设置限位装置，在滑翔时控制限位装置进行限位，锁定翅膀或者传动装置。
[0033]如图1所示，扑翼飞行器的滑翔机构还包括感知元件2，感知元件2设置在基座本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扑翼飞行器的滑翔机构，其特征在于，包括：基座(1)；两个翅膀，分别转动连接于所述基座(1)的左右两侧，两个所述翅膀均能够相对于所述基座(1)上下摆动；扑翼驱动装置，包括扑翼电机(6)和传动装置，所述扑翼电机(6)能够通过传动装置带动两个翅膀上下摆动；耦合机构(7)，设置在所述基座(1)上，所述耦合机构(7)能够阻止两个所述翅膀摆动。2.根据权利要求1所述的扑翼飞行器的滑翔机构，其特征在于，还包括：感知元件(2)，设置在所述基座(1)上，所述感知元件(2)用于感应两个所述翅膀相对于所述基座(1)的转动角度。3.根据权利要求2所述的扑翼飞行器的滑翔机构，其特征在于，所述感知元件(2)包括：传感器支架(23)，固定设置在所述基座(1)上；角度传感器(21)，设置在所述传感器支架(23)上；磁感元件(22)，设置在所述翅膀上，所述角度传感器(21)用于感应所述磁感元件(22)的转动角度。4.根据权利要求1所述的扑翼飞行器的滑翔机构，其特征在于，所述扑翼电机(6)为外转子电机，所述耦合机构(7)包括：阻尼元件(9)，转动设置在所述基座(1)上；驱动元件(5)，设置在所述基座(1)上，所述驱动元件(5)用于驱动所述阻尼元件(9)转动至抵接所述扑翼电机(6)的转子。5.根据权利要求4所述的扑翼飞行器的滑翔机构，其特征在于，所述阻尼元件(9)包括：第一转动连杆(71)，转动设置在所述基座(1)上；第三转动连杆(75)，转动设置在所述基座(1)上；所述驱动元件(5)能够驱动所述第一转动连杆(71)和所述第三转动连杆(75)合拢至夹持所述扑翼电机(6)的转子。6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文福，钟思平，刘军涛，徐晖，袁晗，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：