一种可变攻角多模态扑翼机

1.本发明涉及扑翼飞行器领域，具体涉及一种可变攻角多模态扑翼机。


背景技术：

2.扑翼机(ornithopter)是指机翼能像鸟和昆虫翅膀那样上下扑动的重于空气的航空器，又称振翼机。扑动的机翼不仅产生升力，还产生向前的推动力。
3.现代扑翼虽然已经能够实现较好的飞行与控制，但距实用仍有一定差距，仍无法广泛应用，只能用在一些有特殊要求的任务中。现代扑翼的需要解决的主要问题是气动效率低、动力及机构要求高、材料要求高、有效载荷小。以气动问题为例，微小型扑翼属于低雷诺数、非定常过程，如今仍无法完全了解扑翼扑动过程中的流动模型和准确气动力变化，也没有完善的分析方法可以用于扑翼气动力计算，相关研究主要依赖试验。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种模拟昆虫飞行姿态的可变攻角多模态扑翼机，以解决目前扑翼机气动效率低、无法模仿昆虫翅膀绕八字形扑动的问题，制造难度低。此目的通过以下技术方案来实现：
5.一种多模态扑翼机，包括机身、机翼26、扑动控制机构和履带行走机构，所述的机身如图1所示，包括60度圆弧轨道1、传动轴支架2、履带推动电机架3、变攻角电机支架4、履带从动轮轴5；所述的扑动控制机构包括活动连接在60度圆弧滑轨1上的扑翼变攻角机构支架11、固接在电机支架19内的电机6、固定连接在电机6上的齿轮31、活动安装在孔17上的传动齿轮30、活动安装在孔20上的从动齿轮13和传动齿轮12，从动齿轮13和传动齿轮12固接为一体、活动安装在孔15上的曲柄7、活动安装在曲柄7和传动齿轮30上连杆8、固接在槽18内的半齿轮9、固接在齿轮支架4上的变攻角电机14、固接在变攻角电机14上的传动齿轮10、固接在曲柄7上的机翼28；所述的履带行走机构包括固接在履带推动电机架3上的电机21、固接在电机21上的锥齿轮25、活动连接在传动轴支架2上的传动轴27、固接在传动轴27两端的履带主动轮24和固定安装在传动轴27上的锥齿轮26，锥齿轮27和锥齿轮26啮合、活动安装在履带从动轮轴5上的从动轮23、活动安装在从动轮23和主动轮24上的履带22。
6.作为本发明更优的技术方案：所述的电机6通过电机支架19固定连接在变攻角机构支架11上。
7.作为本发明更优的技术方案：所述的齿轮31固定连载电机6的传动轴上，与从动齿轮13啮合。
8.作为本发明更优的技术方案：所述从动齿轮13与传动齿轮12同轴心且固定连接。
9.作为本发明更优的技术方案：所述半齿轮9固定连接在凹槽18内，和传动齿轮10啮合。
10.作为本发明更优的技术方案：所述扑翼变攻角机构支架11通过其两端的滑轨16活动连接在60度圆弧轨道1内。
11.作为本发明更优的技术方案：所述变攻角电机14固接在变攻角电机支架4上，其传动轴上固接传动齿轮10。
12.作为本发明更优的技术方案，所述的机身的骨架和机翼的骨架的材质为光敏树脂；机翼的膜为聚氯乙烯薄膜。
13.有益效果是：
14.本发明提供的多模态可变攻角扑翼机通过齿轮曲柄连杆机构提供扑动机翼的动力，通过一对相互啮合的变攻角齿轮和弧形机架滑轨和机架上的相互配合的圆弧轨道来实现变攻角的功能，通过变攻角和机翼扑动系统间的配合可实现机翼的“8”字型扑动。在不便飞行的狭小空间行进时，可以通过履带行走机构实现在地面行走的功能，在地面行走时其能耗显著低于飞行状态，所以可以实现多模态功能并降低能耗。
附图说明
15.图1为本发明的多模态扑翼机的整体结构图；
16.图2为本发明的多模态扑翼机的机身骨架结构图；
17.图3为本发明的多模态扑翼机的可变攻角扑动机构结构图；
18.图4为本发明的多模态扑翼机的可变攻角扑动机构的支架结构图；
19.图5为本发明的多模态扑翼机的履带行走机构的结构图；
20.图6为本发明的多模态扑翼机的履带行走机构的传动机构的结构图；
21.图7为本发明的多模态扑翼机的机翼的结构图；
22.图8为本发明的多模态扑翼机的变攻角半齿轮；
23.图9为本发明的多模态扑翼机的扑动机构结构图。
具体实施方式
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来对本说明详细说明。
25.一种多模态扑翼机，包括机身、机翼26、扑动控制机构和履带行走机构，所述的机身如图1所示，包括60度圆弧轨道1、传动轴支架2、履带推动电机架3、变攻角电机支架4、履带从动轮轴5；所述的扑动控制机构包括活动连接在60度圆弧滑轨1上的扑翼变攻角机构支架11、固接在电机支架19内的电机6、固定连接在电机6上的齿轮31、活动安装在孔17上的传动齿轮30、活动安装在孔20上的从动齿轮13和传动齿轮12，从动齿轮13和传动齿轮12固接为一体、活动安装在孔15上的曲柄7、活动安装在曲柄7和传动齿轮30上连杆8、固接在槽18内的半齿轮9、固接在齿轮支架4上的变攻角电机14、固接在变攻角电机14上的传动齿轮10、固接在曲柄7上的机翼28；所述的履带行走机构包括固接在履带推动电机架3上的电机21、固接在电机21上的锥齿轮25、活动连接在传动轴支架2上的传动轴27、固接在传动轴27两端的履带主动轮24和固定安装在传动轴27上的锥齿轮26，锥齿轮27和锥齿轮26啮合、活动安装在履带从动轮轴5上的从动轮23、活动安装在从动轮23和主动轮24上的履带22。
26.在另一些实施例中，所述的电机6通过电机支架19固定连接在变攻角机构支架11上。
27.在另一些实施例中，所述的齿轮31固定连载电机6的传动轴上，与从动齿轮13啮
合。
28.在另一些实施例中，所述从动齿轮13与传动齿轮12同轴心且固定连接。
29.在另一些实施例中，所述半齿轮9固定连接在凹槽18内，和传动齿轮10啮合。
30.在另一些实施例中，所述扑翼变攻角机构支架11通过其两端的滑轨16活动连接在60度圆弧轨道1内。
31.在另一些实施例中，所述变攻角电机14固接在变攻角电机支架4上，其传动轴上固接传动齿轮10。
32.本发明提供的多模态扑翼机由微型电机提供动力，由机身骨架、变攻角扑动机构、机翼和履带行走机构组成，变攻角扑翼机构中包含由60度圆弧轨道1、变攻角机构支架11、变攻角电机支架4、变攻角电机14、固接在槽18内的半齿轮9构成的变攻角机构，由电机6、传动齿轮30、曲柄7、连杆8、从动齿轮13和传动齿轮12构成的扑翼机构；履带行走机构由电机21、锥齿轮25、传动轴27、履带主动轮24、锥齿轮26，锥齿轮27、锥齿轮26、动轮23、履带22构成。
33.如图3所示，为攻角调节机构结构图，通过电机14输出动力，传动齿轮10(连接电机)、半齿轮9、变攻角机构支架11传递动力可以改变机翼的攻角，从而达到控制扑翼机飞行速度和转向的问题。
34.如图9所示，为扑翼机构，电机6输出动力、齿轮31(连接电机)、从动齿轮13(与齿轮31啮合)、传动齿轮30(与齿轮12啮合)、传动齿轮12(与齿轮13同轴且固接)、曲柄7、连杆8将电机的旋转力矩转变为扑动力矩，带动机翼扑动，产生升力，为扑翼机提供升力。
35.如图5所示，为扑翼机的履带行走机构的结构图，由电机21、锥齿轮25、锥齿轮26、传动轴27、从动轮23、主动轮24、履带22和传动轴支架2组成，电机21输出动力，锥齿轮25(连接电机)与锥齿轮26啮合，锥齿轮26与传动轴27固接，传动轴27两端连接主动轮24，电机转矩输出后传动到主动轮24上，主动轮24带动履带22和从动轮23实现行走功能。
36.由于本发明的创新之处在于飞行器结构本身，故未将飞行器驱动系统，动力源及控制系统包括在本发明之中。
37.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多种实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
39.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种多模态扑翼机，其特征在于：包括机身、机翼26、扑动控制机构和履带行走机构，所述的机身如图1所示，包括60度圆弧轨道1、传动轴支架2、履带推动电机架3、变攻角电机支架4、履带从动轮轴5；所述的扑动控制机构包括活动连接在60度圆弧滑轨1上的扑翼变攻角机构支架11、固接在电机支架19内的电机6、固定连接在电机6上的齿轮31、活动安装在孔17上的传动齿轮30、活动安装在孔20上的从动齿轮13和传动齿轮12，从动齿轮13和传动齿轮12固接为一体、活动安装在孔15上的曲柄7、活动安装在曲柄7和传动齿轮30上连杆8、固接在槽18内的半齿轮9、固接在齿轮支架4上的变攻角电机14、固接在变攻角电机14上的传动齿轮10、固接在曲柄7上的机翼28；所述的履带行走机构包括固接在履带推动电机架3上的电机21、固接在电机21上的锥齿轮25、活动连接在传动轴支架2上的传动轴27、固接在传动轴27两端的履带主动轮24和固定安装在传动轴27上的锥齿轮26，锥齿轮27和锥齿轮26啮合、活动安装在履带从动轮轴5上的从动轮23、活动安装在从动轮23和主动轮24上的履带22。2.如权利要求1所述的多模态扑翼机，其特征在于：所述的电机6通过电机支架19固定连接在变攻角机构支架11上。3.如权利要求1所述的多模态扑翼机，其特征在于：所述的齿轮31固定连载电机6的传动轴上，与从动齿轮13啮合。4.如权利要求1所述的多模态扑翼机，其特征在于：所述从动齿轮13与传动齿轮12同轴心且固定连接。5.如权利要求1所述的多模态扑翼机，所述半齿轮9固定连接在凹槽18内，和传动齿轮10啮合。6.如权利要求1所述的多模态扑翼机，所述扑翼变攻角机构支架11通过其两端的滑轨16活动连接在60度圆弧轨道1内。7.如权利要求1所述的多模态扑翼机，所述变攻角电机14固接在变攻角电机支架4上，其传动轴上固接传动齿轮10。8.如权利要求1所述的多模态扑翼机，所述的机身的骨架和机翼的骨架的材质为光敏树脂；机翼的膜为聚氯乙烯薄膜。

技术总结
本发明的主要目的在于提供一种模拟昆虫飞行姿态的可变攻角多模态扑翼机，如图1所示包括机身骨架2、机翼1、扑动控制机构3和履带行走机构4，扑动控制机构活动连接在机身骨架的60度导轨5中，外嵌一个半齿轮，半齿轮和变攻角电机传动轴上的齿轮啮合，电机输出动力，达到变攻角的功能，变攻角运动和机翼扑动运动结合可以实现模仿昆虫扑动的翼尖轨迹；履带行走机构如图2所示由电机6、一队啮合的斜齿轮7、传动轴8、从动轮(活动安装在机身上)、主动轮(固接在传动轴两端)9、履带构成，在不便飞行和节能模式时可选择陆地行进模式。模式时可选择陆地行进模式。模式时可选择陆地行进模式。


技术研发人员：孙霁宇 朱昊辰 许诺 宋发 闫永为 王文哲 张志君
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/7/25