專利名稱：仿生機(jī)器昆蟲飛行裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種仿生機(jī)器昆蟲飛行裝置，屬仿生飛行機(jī)器人領(lǐng)域。
發(fā)明目的本實(shí)用新型給出一種昆蟲飛行的機(jī)械裝置，以蝴蝶為例給以說明，其他昆蟲同理。本裝置由蝶翅和蝶身兩部分組成，蝶翅由左右前翅、左右后翅組成；蝶身是由前胸、中胸、后胸、腹部組成。前胸、后胸、腹部只是空殼，中胸是關(guān)鍵部件，它由胸殼及其里面的懸骨、拉板、三個(gè)收縮束組成，中胸上面稱作背弓。三個(gè)收縮束可由控制電路控制交替收縮，帶動(dòng)中胸背弓產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，中胸背弓帶動(dòng)翅膀扇動(dòng)空氣，產(chǎn)生飛行運(yùn)動(dòng)。
圖2為仿生機(jī)器昆蟲飛行裝置為的分解圖。
圖3為右翅構(gòu)造圖。
圖4為中胸構(gòu)造圖。
圖5為中胸與右翅膀粘接右視圖。
圖6為中胸與右翅膀粘接俯視圖。
圖7為右翅整體圖。
為描述方便，引入三個(gè)概念1、矢狀面，2、冠狀面，3、水平面。
約定坐標(biāo)系原點(diǎn)在中胸中心，x軸指向中胸前方，y軸指向中胸右方，z軸指向中胸上方。
矢狀面過中胸中心，法線是x軸方向的面。
冠狀面過中胸中心，法線是y軸方向的面。
水平面過中胸中心，法線是z軸方向的面。
圖3是前、后右翅的左邊局部放大圖，A、B、C是三片骨片，都是由較硬的塑料做成，骨片之間用象韌帶一樣的膠膜粘接；前翅有1-9為九條翅脈，都是有可彎彈性的尼龍絲，以扇形方式粘附在蝴蝶翅膀形狀的塑料軟薄膜上，翅脈1-2左端粘接在骨片A片上，翅脈3-4粘接在骨片B片上，翅脈5-9粘接在骨片C片上，翅脈3最粗，1-2較細(xì)，4-9逐漸變細(xì)；后翅有8條翅脈，比前翅最細(xì)的翅脈還要細(xì)。右后翅前緣粘附在右前翅后緣下面。
圖4左圖是中胸構(gòu)造軸側(cè)圖。中胸是一塑料空殼，中胸左右構(gòu)造對(duì)稱，上方是球面的一部分，左右側(cè)面都是柱面的一部分，下方也是球面的一部分，中胸上面與兩個(gè)側(cè)面之間各被挖去一個(gè)曲邊形后，兩邊各留下一個(gè)曲邊形孔ye，稱作腋區(qū)，中胸上面右側(cè)留下三個(gè)突出部分T1，T2，T3稱作右背突，背突T2的突出點(diǎn)剛好在中胸的冠狀面上，中胸右側(cè)面留下一個(gè)突出，這個(gè)突出向前偏移一較小距離，這個(gè)突出上安裝一頂部是球形下邊是圓柱形部件Q，中胸上面BG稱作背弓，Q稱作側(cè)突，T1、T2、T3稱作背突。
圖4右圖是中胸剝?nèi)ド喜客鈿さ钠室晥D，zj、f1、f2稱作收縮束，收縮束可用專利申請(qǐng)?zhí)?2253706.6有描述，也可用其他有收縮功能的裝置，xq、xh稱作懸骨，hb稱作拉骨。背弓BG前面與懸骨xq粘接，后面與懸骨xh粘接，xq、xh之間粘接收縮束zj，中胸內(nèi)在中心水平面上放一塑料薄片hb，hb的左右兩端粘接中胸左右兩壁上，可以加固中胸，收縮束f1、f2下端粘接在hb上面，f1、f2的上端粘接在背弓下面。zj收縮，拉動(dòng)xq、xh靠近，使背弓向上彎曲，左右伸長(zhǎng)，使背突T1、T2、T3向右上方運(yùn)動(dòng)，且背突T2運(yùn)動(dòng)幅度最大；f1、f2收縮使背弓向下移動(dòng)并且左右伸長(zhǎng)，使背突T1、T2、T3向右下方運(yùn)動(dòng)，且背突T2運(yùn)動(dòng)幅度最大。
圖5、圖6是中胸與右前翅粘接構(gòu)造圖，圖5是右視圖，圖6是俯視圖。背突T2與翅膀中骨片A的后端，用韌帶式的膠膜粘連，背突T1與翅膀中骨片A的前端，用韌帶式的膠膜粘連，背突T3與翅膀中骨片C的后端，用韌帶式的膠膜粘連。翅膀中骨片B要正好頂接在側(cè)突Q上，在骨片B下面與側(cè)突Q頂接的地方是一球形凹陷，骨片B與側(cè)突Q扣和，并且接點(diǎn)周圍用韌帶膜連接，骨片B與側(cè)突Q的接點(diǎn)比矢狀面向前偏移一個(gè)小距離。當(dāng)收縮束zj收縮時(shí)，第一，背弓上提并且前后彎曲，左右伸長(zhǎng)，骨片T2不但向上升起，還要向外運(yùn)動(dòng)，所以T2拉動(dòng)骨片A、B、C以側(cè)突Q為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，于是帶動(dòng)整個(gè)翅膀向下扇動(dòng)，空氣相對(duì)向上運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生向上的舉力；第二，由于骨片T2在背弓中心線處，所以比骨片T1、T3向上運(yùn)動(dòng)的距離大，所以骨片A向前下傾斜，骨片C向后傾斜，所以翅膀前緣、后緣都向下傾斜，所以翅膀向下扇動(dòng)的時(shí)候上凸下凹，產(chǎn)生卷動(dòng)，又由于翅膀后邊的翅脈比前邊的細(xì)，前緣、后緣都向下傾斜，所以翅膀后面比前面硬度小，翅膀下扇的時(shí)候由于空氣相對(duì)向上鼓，所以后面下傾比前面小，這樣就會(huì)產(chǎn)生向前的推力。第三，由于側(cè)突Q在冠狀面前邊，整個(gè)翅膀都是前下后上傾斜的，這有利于產(chǎn)生舉力和推力。當(dāng)f1、f2同時(shí)收縮時(shí)，背弓下移并且伸直，左右伸長(zhǎng)，背突T2下移并且向外運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)骨片A、B、C以側(cè)突Q為支點(diǎn)，向下向外轉(zhuǎn)動(dòng)，于是帶動(dòng)整個(gè)翅膀上揚(yáng)，與下扇時(shí)的道理相反，這樣，不但產(chǎn)生舉力，當(dāng)然還要產(chǎn)生向下的力，但是，可以控f1、f2減小收縮力，從而減小翅膀上揚(yáng)的速度，從而減小空氣阻力，即向下的力。總的看，翅膀上揚(yáng)時(shí)，速度較低，產(chǎn)生向下的力較小，翅膀下扇時(shí)，速度較大，產(chǎn)生向上的舉力較大，上揚(yáng)和下扇時(shí)，都產(chǎn)生向前的推力。右后翅左邊與后胸以膜連接，前緣與前翅粘接，由前翅帶動(dòng)上揚(yáng)與下扇。
圖5中前胸與中胸相粘接處，有一個(gè)長(zhǎng)形豁口qk、后胸與中胸相粘接處，有一個(gè)長(zhǎng)形豁口hk，從圖中也可以看到，這是為了中胸背板彎伸時(shí)較為自由。
整個(gè)蝴蝶身體由前胸、中胸、后胸、腹部粘接在一起組成，前翅片與前胸連接點(diǎn)是骨片T1、T2、T3和側(cè)突Q四處，后翅片與后胸腋區(qū)邊界直接用韌帶連接。
下面給出機(jī)器蝴蝶的一組制作參數(shù)蝴蝶左右長(zhǎng)308mm，前后長(zhǎng)189mm中胸外殼可以這樣形成取一球形殼外徑35mm，取一圓柱面殼，外徑為70mm，厚度同為0.4mm，圓柱面中心比球面中心左移26.25mm，并且上頭右傾15度，柱面右面與球面相交，取柱面被球面所截取的右邊部分，取球面被柱面所截取的左面部分，這兩部分相粘接，再對(duì)球的左面進(jìn)行對(duì)稱處理；再用一幾何平面在球的中心前面8.75mm處垂直切去一部分，這部分就是前胸，再用一幾何平面在球的中心后面8.75mm處垂直切去一部分，這部分扔掉，剩下的部分就形成了中胸的外殼；在外殼上再挖去兩個(gè)曲邊形，背突T1、T2、T3三個(gè)突出距離中胸矢狀面10.86mm，T1、T2相距2.91mm，T2、T3相距2.91mm，Q前移0.72mm，Q的頂球中心的坐標(biāo)為(12.12mm，0.72mm，12.41mm)，直徑0.6mm，下面的圓柱直徑0.4mm，高0.4mm，圓柱的中心比頂球的中心下移0.2mm；球與柱進(jìn)行boolean加運(yùn)算，形成側(cè)突Q，側(cè)突Q再粘接在側(cè)突上。
后胸，是中胸外殼的復(fù)制，空殼，可以放置電源，控制板等。
腹部，是后胸的延伸，長(zhǎng)度是后胸的2倍，也是空殼，末端圓滑一些即可。
驅(qū)動(dòng)裝置安裝在中胸里，過中胸球心，在水平面上裝一拉板hb，厚度0.8mm，寬度8.75mm，頂接在中胸兩側(cè)，中胸前后兩端各裝一懸板，厚度0.4mm，寬度8.75mm，上端呈弧形，與中胸背板前后兩端粘接；收縮束zj、f1、f2采用前述收縮束，f1、f2收縮力相同，都比zj小一些。
每個(gè)翅膀左右長(zhǎng)143.13mm，前后長(zhǎng)189mm，在中胸的水平面上，骨片A片的四個(gè)頂點(diǎn)水平面的坐標(biāo)(10.86，0)(10.86，2.91)(11.6，2.91)(11.6，0)；骨片B片的四個(gè)頂點(diǎn)水平面的坐標(biāo)(11.8，-1.09)(11.8，1.45)(12.45，1.45)(13.39，0)；骨片C片的六個(gè)頂點(diǎn)水平面的坐標(biāo)(12.65，-1.45)(12.65，0)(13.39，0)(14.02，-1.09)(10.86，-2.91)(10.86，-2.43)；厚度0.4mm。翅片可依圖7形狀比例放大到左右寬143.13mm，前后寬189mm，翅脈直徑可從0.1到0.05mm，依照?qǐng)D7形狀排放。
權(quán)利要求1.一種仿生機(jī)器昆蟲飛行裝置，其外形如同飛行昆蟲的形狀，它是由前胸、中胸、后胸、腹部、左前翅、右前翅、左后翅、右后翅組成的，其特征是中胸上部有一背弓，背弓兩側(cè)各有三個(gè)背突，每側(cè)有三個(gè)翅突，其中翅突T1、T2與骨片A的前、后兩端用膠膜粘接，翅突T3與骨片C的后端用膠膜粘接，而骨片B夾在A、C之間，骨片A、B、C之間也用膠膜粘接，骨片A的前端與翅脈1、2粘接，骨片B的前端與翅脈3、4粘接骨片C的前端與翅脈5、6、7、8、9粘接，骨片B前半部分的中心與側(cè)突Q用膠膜粘接，背弓前后各有一個(gè)懸骨與背弓直接粘接，兩懸骨之間接有收縮束，背弓左右與橫板之間各接一個(gè)收縮束。
專利摘要一種仿生機(jī)器昆蟲飛行裝置，它是由前胸、中胸、后胸、腹部、左前翅、右前翅、左后翅、右后翅組成。中胸與翅膀?yàn)橹饕w行機(jī)構(gòu)，中胸上部有一背弓，背弓兩側(cè)各有三個(gè)背突，翅突與骨片A的前后兩端用膠膜粘接，翅突與骨片C的后端用膠膜粘接，而骨片B夾在骨片A、C之間，翅突A、B、C之間也用膠膜粘接，骨片A的前端與翅脈1、2粘接，骨片B的前端與翅脈3、4粘接，骨片C的前端與翅脈5、6、7、8、9粘接，骨片B前半部分的中心與側(cè)突Q用膠膜粘接，背弓前后各有一個(gè)懸骨與背弓直接粘接，兩懸骨之間接有收縮束，背弓左右與橫板之間各接一個(gè)收縮束，實(shí)現(xiàn)用翅膀扇動(dòng)飛行。
文檔編號(hào)B64C33/00GK2597334SQ0229108
公開日2004年1月7日 申請(qǐng)日期2002年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月16日
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