一种左右机翼可自动变化仰俯角的扑翼机构

1.本发明涉及扑翼飞行技术领域，具体为一种左右机翼可自动变化仰俯角的扑翼机构。


背景技术：

2.扑翼飞行器是一种根据鸟类飞行原理研制出来的飞行器。鸟类飞行分为巡航飞行和非巡航飞行，两者有着不同的方式及原理，同样扑翼飞行也应该分为巡航飞行和非巡航飞行。现有的扑翼飞行器研究的领域主要为非巡航飞行，其主要依靠机翼的扑动，机翼的扑动是以非定常气动理论为主的，它在飞行时产生的涡流是难以定量分析的；而巡航飞行以滑翔为主，滑翔飞行以定常气动理论为主的，它在飞行时产生的滑流是可以进行定量估算的。因此扑翼飞行器进行滑翔式飞行，可以更好的进行控制。
3.滑翔式扑翼飞行需要对扑翼飞行器的左右机翼进行调节，通过控制机翼的仰俯角，从而使得扑翼飞行器可以获得不同的力，进而控制扑翼飞行器滑行的方向，但是现有扑翼飞行器中的机翼只能进行固定调节，而随着大气流动及扑翼飞行器飞行速度的变化，机翼收到的风阻在不停的变化，固定式调节机翼难以使得扑翼飞行器获得较好的综合气动力。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种左右机翼可自动变化仰俯角的扑翼机构，以解决上述背景技术中提出的现有扑翼飞行器中的机翼只能进行固定调节的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种左右机翼可自动变化仰俯角的扑翼机构，包括固定支架，所述固定支架的上方左右侧均铰接有扑翼支架，两侧所述扑翼支架的上侧均安装有翼片，所述固定支架的外侧安装有风速传感器，所述固定支架的内腔中安装有曲直转换机构、压力测定机构以及驱动控制机构，所述曲直转换机构的一端伸出固定支架并交接有传动连杆，所述传动连杆的另一端与扑翼支架铰接。
6.优选的，所述驱动控制机构包括步进电机，所述步进电机的转子顶端连接有主动轴，所述主动轴的外侧套设有凸轮及传动齿轮。
7.优选的，所述曲直转换机构包括只能进行上下移动的升降杆，所述升降杆的一端铰接有曲动摇杆，所述曲动摇杆的另一端与凸轮的活动连接，所述升降杆的另一端与传动连杆活动连接有。
8.优选的，所述压力测定机构包括齿轮条和环形压力传感器，所述齿轮条的下端与传动齿轮啮合，所述齿轮条的后端连接有拉力杆，所述拉力杆贯穿环形压力传感器，所述拉力杆的外侧左右方均套设有挡板，两侧所述挡板在靠近环形压力传感器的一侧均连接有压力弹簧，两侧所述压力弹簧的另一端均连接有传压板，两侧所述传压板分别与压力传感器的左右侧贴合。
9.优选的，所述固定支架的内腔中安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的下端连接
有只能上下移动的齿轮板，所述齿轮条的上下侧均设置有齿纹，所述齿轮板的下端与齿轮条的上端向适配。
10.优选的，所述凸轮的最大直径大于传动齿轮的外径。
11.优选的，所述固定支架的左右侧均安装有支撑板，两侧所述支撑板的另一端分别与两侧扑翼支架铰接。
12.优选的，所述翼片的仰角范围为0～20
°
，所述翼片的俯角范围为0～15
°
。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
14.1)当大气流动及扑翼飞行器飞行速度的变化时，都会引起风速的变化，通过风速的变化对翼片需要的角度进行判断，然后在通过判定结果对翼片所需角度的进行调节；
15.2)通过曲线运动与直线运动的相互转换，可以降低装置在单一方向上的长度，进而可以降低本装置的整体长度。
附图说明
16.图1为本发明结构示意图；
17.图2为本发明曲直转换机构传动示意图；
18.图3为本发明压力测定机构传动结构示意图；
19.图4为本发明驱动控制机构传动示意图。
20.图中：1固定支架、2翼片、3支撑板、4传动连杆、5扑翼支架、6升降杆、7曲动摇杆、8凸轮、9主动轴、10传动齿轮、11齿轮条、12齿轮板、13电动伸缩杆、14拉力杆、15挡板、16环形压力传感器、17压力弹簧、18传压板、19风速传感器。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.实施例：
25.请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种左右机翼可自动变化仰俯角的扑翼机构，包括固定支架1，固定支架1的上方左右侧均铰接有扑翼支架5，两侧扑翼支架5的上侧均安装有翼片2，扑翼支架5用于固定翼片2，当扑翼支架5转动时，可以改变翼片2的仰俯角，
固定支架1的外侧安装有风速传感器19，通过风速传感器19测量风速，进而方便控制翼片2在不同的风速下呈现不同的仰俯角，固定支架1的内腔中安装有曲直转换机构、压力测定机构以及驱动控制机构，通过驱动控制机构和曲直转换机构可以控制翼片2不同的仰俯角，通过压力测定机构可以了解到环形压力传感器16受到的压力，进而控制步进电机18停止转动，曲直转换机构的一端伸出固定支架1并交接有传动连杆4，传动连杆4的另一端与扑翼支架5铰接。
26.驱动控制机构包括步进电机18，步进电机18的转子顶端连接有主动轴9，步进电机18可以带动主动轴9进行往复式旋转，主动轴9的外侧套设有凸轮8及传动齿轮10，将凸轮8与传动齿轮10的位置错开，然后在传动齿轮10的上方设置齿轮条11，这样可以节省空间。
27.曲直转换机构包括只能进行上下移动的升降杆6，升降杆6的一端铰接有曲动摇杆7，曲动摇杆7的另一端与凸轮8的活动连接，升降杆6的另一端与传动连杆4活动连接有，将直线运动转化为曲线运动，可以降低曲直转换机构长度，进而降低本装置的高度。
28.压力测定机构包括齿轮条11和环形压力传感器16，环形压力传感器16固定安装在固定支架1的内腔中，齿轮条11的下端与传动齿轮10啮合，齿轮条11的后端连接有拉力杆14，拉力杆14贯穿环形压力传感器16，拉力杆14的外侧左右方均套设有挡板15，两侧挡板15在靠近环形压力传感器16的一侧均连接有压力弹簧17，两侧压力弹簧17的另一端均连接有传压板18，两侧传压板18分别与压力传感器16的左右侧贴合，当翼片2呈现仰角时，左侧的挡板15会通过左侧压力弹簧17及左侧传压板18将压力传递给环形压力传感器16，当翼片2呈现俯角时，右侧的挡板15会通过右侧压力弹簧17及右侧传压板18将压力传递给环形压力传感器16。
29.固定支架1的内腔中安装有电动伸缩杆13，电动伸缩杆13的下端连接有只能上下移动的齿轮板12，齿轮条11的上下侧均设置有齿纹，齿轮板12的下端与齿轮条11的上端向适配，当步进电机18的转子转动时，电动伸缩杆13带动齿轮板12远离齿轮条11，此时齿轮条11可以移动，当步进电机18的转子停止转动时，电动伸缩杆13带动齿轮板12靠近齿轮条11，并与之啮合，此时齿轮条11被固定无法移动，进而使得传动齿轮10和主动轴9被固定，从而使得曲直转换机构被固定，进而可以使翼片2的倾角保持稳定。
30.凸轮8的最大直径大于传动齿轮10的外径，从而避免电动伸缩杆13的安装位置过高。
31.固定支架1的左右侧均安装有支撑板3，两侧支撑板3的另一端分别与两侧扑翼支架5铰接，通过支撑板3对扑翼支架5进行支撑。
32.翼片2的仰角范围为0～20
°
，翼片2的俯角范围为0～15
°
。
33.工作原理：当扑翼飞行器的翼片2需要调节角度时，此时通过风速传感器19测定风速，然后根据风速判断此时所需的仰角度数，随后控制步进电机18和电动伸缩杆13接通电源，然后电动伸缩杆13带动齿轮板12远离齿轮条11，随后步进电机18带动主动轴9旋转，主动轴9带动凸轮8及传动齿轮10旋转，凸轮8通过曲动摇杆7、升降杆6及传动连杆4带动扑翼支架5转动，通过扑翼支架5的转动使得翼片2可以呈现出需要的角度，同时传动齿轮10旋转会带动齿轮条11移动，齿轮条11移动会带动拉力杆14移动，拉力杆14会带动挡板15移动，挡板15会通过压力弹簧17带动传压板18挤压环形压力传感器16，通过对环形压力传感器16传出的压力值可以判断此时翼片2可呈现出的角度。
34.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
35.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种左右机翼可自动变化仰俯角的扑翼机构，包括固定支架(1)，其特征在于：所述固定支架(1)的上方左右侧均铰接有扑翼支架(5)，两侧所述扑翼支架(5)的上侧均安装有翼片(2)，所述固定支架(1)的外侧安装有风速传感器(19)，所述固定支架(1)的内腔中安装有曲直转换机构、压力测定机构以及驱动控制机构，所述曲直转换机构的一端伸出固定支架(1)并交接有传动连杆(4)，所述传动连杆(4)的另一端与扑翼支架(5)铰接。2.根据权利要求1所述的一种左右机翼可自动变化仰俯角的扑翼机构，其特征在于：所述驱动控制机构包括步进电机(18)，所述步进电机(18)的转子顶端连接有主动轴(9)，所述主动轴(9)的外侧套设有凸轮(8)及传动齿轮(10)。3.根据权利要求2所述的一种左右机翼可自动变化仰俯角的扑翼机构，其特征在于：所述曲直转换机构包括只能进行上下移动的升降杆(6)，所述升降杆(6)的一端铰接有曲动摇杆(7)，所述曲动摇杆(7)的另一端与凸轮(8)的活动连接，所述升降杆(6)的另一端与传动连杆(4)活动连接有。4.根据权利要求2所述的一种左右机翼可自动变化仰俯角的扑翼机构，其特征在于：所述压力测定机构包括齿轮条(11)和环形压力传感器(16)，所述齿轮条(11)的下端与传动齿轮(10)啮合，所述齿轮条(11)的后端连接有拉力杆(14)，所述拉力杆(14)贯穿环形压力传感器(16)，所述拉力杆(14)的外侧左右方均套设有挡板(15)，两侧所述挡板(15)在靠近环形压力传感器(16)的一侧均连接有压力弹簧(17)，两侧所述压力弹簧(17)的另一端均连接有传压板(18)，两侧所述传压板(18)分别与压力传感器(16)的左右侧贴合。5.根据权利要求4所述的一种左右机翼可自动变化仰俯角的扑翼机构，其特征在于：所述固定支架(1)的内腔中安装有电动伸缩杆(13)，所述电动伸缩杆(13)的下端连接有只能上下移动的齿轮板(12)，所述齿轮条(11)的上下侧均设置有齿纹，所述齿轮板(12)的下端与齿轮条(11)的上端向适配。6.根据权利要求2所述的一种左右机翼可自动变化仰俯角的扑翼机构，其特征在于：所述凸轮(8)的最大直径大于传动齿轮(10)的外径。7.根据权利要求1所述的一种左右机翼可自动变化仰俯角的扑翼机构，其特征在于：所述固定支架(1)的左右侧均安装有支撑板(3)，两侧所述支撑板(3)的另一端分别与两侧扑翼支架(5)铰接。8.根据权利要求1所述的一种左右机翼可自动变化仰俯角的扑翼机构，其特征在于：所述翼片(2)的仰角范围为0～20
°
，所述翼片(2)的俯角范围为0～15
°
。

技术总结
本发明公开的属于扑翼飞行技术领域，具体为一种左右机翼可自动变化仰俯角的扑翼机构，一种左右机翼可自动变化仰俯角的扑翼机构，包括固定支架，所述固定支架的上方左右侧均铰接有扑翼支架，两侧所述扑翼支架的上侧均安装有翼片，所述固定支架的外侧安装有风速传感器，所述固定支架的内腔中安装有曲直转换机构、压力测定机构以及驱动控制机构，所述曲直转换机构的一端伸出固定支架并交接有传动连杆，所述传动连杆的另一端与扑翼支架铰接，当大气流动及扑翼飞行器飞行速度的变化时，都会引起风速的变化，通过风速的变化对翼片需要的角度进行判断，然后在通过判定结果对翼片所需角度的进行调节。行调节。行调节。


技术研发人员：王军 李富强 张震
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2021.12.08
技术公布日：2023/6/12