本發(fā)明涉及飛行器領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，它涉及一種仿生蜻蜓撲翼及旋動(dòng)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著對(duì)昆蟲(chóng)飛行機(jī)理的深入了解和不斷完善空的氣動(dòng)力學(xué)，以及相關(guān)的微電子機(jī)械技術(shù)、性能優(yōu)異的新型材料、微電子控制系統(tǒng)技術(shù)、仿生學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、動(dòng)力及能源系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等快速發(fā)展。與仿生蜻蜓撲翼相關(guān)的技術(shù)已經(jīng)成為一個(gè)前沿科技的研究課題，尤其是在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域均具有潛在的應(yīng)用前景。

對(duì)仿生蜻蜓撲翼的探究具有十分重要的意義以及它所潛在的應(yīng)用價(jià)值：

1、撲翼飛行器是一個(gè)多學(xué)科、多領(lǐng)域的研究，涉及空氣動(dòng)力學(xué)的科學(xué)和技術(shù)、仿生學(xué)技術(shù)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和MEMS技術(shù)，以及微控制器、微傳感器、微執(zhí)行器等的研究。通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的研究不僅有利于撲翼飛行器的研究，還能積極推動(dòng)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。

2、撲翼飛行器是一種全新理念研究的飛行器，其涉及的技術(shù)早已超越傳統(tǒng)飛行器設(shè)計(jì)的研究領(lǐng)域。需要研究與之相關(guān)的空氣動(dòng)力學(xué)與非線性動(dòng)力學(xué)它們之間內(nèi)在的關(guān)聯(lián)以及對(duì)仿生機(jī)構(gòu)如何設(shè)計(jì)的研究；還有如何對(duì)仿生撲翼運(yùn)動(dòng)控制的研究，都具有一定的前瞻性、先導(dǎo)性和通用性。

仿生蜻蜓撲翼飛行器是一種對(duì)昆蟲(chóng)飛行原理模仿的飛行器，與傳統(tǒng)飛行器相比具有以下幾個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)：

1、具有優(yōu)異的飛行機(jī)動(dòng)性和可控的空中懸停能力，例如可以在原地進(jìn)行起飛降落在空中懸停換向；

2、仿生蜻蜓撲翼機(jī)構(gòu)設(shè)置舉升、懸停和推進(jìn)三大功能，撲翼系統(tǒng)的變化可以靈活調(diào)整飛行運(yùn)動(dòng)參數(shù)，從而使整體結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)有利于能源的高效利用可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的飛行；

3、仿生蜻蜓撲翼飛行器具有重量輕、體積小，尺寸適中攜帶方便和飛行隱蔽性好及可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

4、撲翼能產(chǎn)生高效率的推力。根據(jù)對(duì)撲翼的研究，發(fā)現(xiàn)撲翼機(jī)構(gòu)能產(chǎn)生85.5％高效率的推力。與傳統(tǒng)推進(jìn)系統(tǒng)的推進(jìn)效率相比要高得多，能量轉(zhuǎn)化效果好。

目前仍存在許多的問(wèn)題制約了撲翼飛行器的深入發(fā)展，若能攻克潛在的這些問(wèn)題，那么撲翼飛行器將在微型化、集成化將會(huì)取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展；目前所面臨解決的問(wèn)題有以下幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：

1、如何設(shè)計(jì)出新型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)高效的撲翼結(jié)構(gòu)問(wèn)題。

2、如何實(shí)現(xiàn)翅膀的旋動(dòng)問(wèn)題。

3、如何實(shí)現(xiàn)頭部搖擺機(jī)構(gòu)的上下左右運(yùn)動(dòng)功能問(wèn)題。

4、如何實(shí)現(xiàn)尾部變向、平衡搖擺機(jī)構(gòu)的上下左右運(yùn)動(dòng)功能問(wèn)題。

5、如何實(shí)現(xiàn)腿部支撐伸縮機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)功能問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)新穎、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)高效、實(shí)現(xiàn)翅膀旋動(dòng)的仿生蜻蜓撲翼及旋動(dòng)機(jī)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種仿生蜻蜓撲翼及旋動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括對(duì)稱(chēng)設(shè)置的中空的機(jī)架，所述機(jī)架的側(cè)面上設(shè)有至少兩組呈對(duì)稱(chēng)布置并且可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)塊，所述轉(zhuǎn)動(dòng)塊的外側(cè)鉸接有可擺動(dòng)的蜻蜓翅膀，所述轉(zhuǎn)動(dòng)塊上可旋轉(zhuǎn)的穿插有可伸入所述機(jī)架內(nèi)腔的并且外端傾斜的彎曲軸，所述蜻蜓翅膀的根部設(shè)有鉸接在所述轉(zhuǎn)動(dòng)塊的外端面上并且與所述彎曲軸的傾斜端相卡合而聯(lián)動(dòng)的搖擺副，在所述機(jī)架的內(nèi)腔設(shè)有帶動(dòng)所述彎曲軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；在所述機(jī)架的側(cè)面上設(shè)有分別驅(qū)動(dòng)各所述轉(zhuǎn)動(dòng)塊旋轉(zhuǎn)的旋動(dòng)機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述的搖擺副上設(shè)有與所述彎曲軸的傾斜端可旋轉(zhuǎn)的插入的卡合結(jié)構(gòu)。

更進(jìn)一步的，所述搖擺副上設(shè)有與所述彎曲軸錯(cuò)開(kāi)的缺口，所述的卡合結(jié)構(gòu)為在所述缺口內(nèi)橫向設(shè)有的兩上下平行布置的卡條，兩所述卡條之間的橫槽與所述彎曲軸的傾斜端相適應(yīng)。

作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括在所述機(jī)架的內(nèi)腔設(shè)有的兩平行布置并且與所述彎曲軸連接的傳動(dòng)軸，兩所述傳動(dòng)軸之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)軸，所述驅(qū)動(dòng)軸與兩所述傳動(dòng)軸之間均設(shè)有齒輪副，在所述驅(qū)動(dòng)軸上方設(shè)有動(dòng)力裝置。

更進(jìn)一步的，所述的動(dòng)力裝置包括在所述機(jī)架上設(shè)有的布置在所述驅(qū)動(dòng)軸上方的吊架，所述的吊架上設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端設(shè)有與所述驅(qū)動(dòng)軸齒輪連接的主動(dòng)齒輪。

更進(jìn)一步的，所述的齒輪副包括在兩所述傳動(dòng)軸的兩端分別設(shè)有的從動(dòng)齒輪和在所述驅(qū)動(dòng)軸的兩端設(shè)有的與兩所述從動(dòng)齒輪相嚙合的驅(qū)動(dòng)齒輪。

作為更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的旋動(dòng)機(jī)構(gòu)包括在每個(gè)所述轉(zhuǎn)動(dòng)塊的內(nèi)側(cè)設(shè)有的旋動(dòng)齒輪，所述機(jī)架的側(cè)面上設(shè)有與所述旋動(dòng)齒輪齒輪連接的旋動(dòng)電機(jī)，所述旋動(dòng)齒輪上設(shè)有可插接在所述轉(zhuǎn)動(dòng)塊上的連接銷(xiāo)。

更進(jìn)一步的，所述機(jī)架的側(cè)面上凸出設(shè)有與每個(gè)所述的轉(zhuǎn)動(dòng)塊對(duì)應(yīng)的圓筒。

有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)高效，驅(qū)動(dòng)力的傳遞簡(jiǎn)單，傳動(dòng)高效，直接將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為上下來(lái)回運(yùn)動(dòng)，中間轉(zhuǎn)化部件少，能量的損耗低，提高力傳遞效率，滿(mǎn)足蜻蜓飛行的情況下，大大降低了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求，制造成本低，具有明顯的優(yōu)勢(shì)；旋動(dòng)機(jī)構(gòu)在一定范圍內(nèi)的嚙合傳動(dòng)徹底改變傳統(tǒng)撲翼結(jié)構(gòu)只能做上下?lián)鋭?dòng)這單一運(yùn)動(dòng)，更加符合蜻蜓真實(shí)的飛行動(dòng)作，真正做到對(duì)蜻蜓的仿生，有助于蜻蜓飛行的穩(wěn)定性；驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)、翅膀撲翼機(jī)構(gòu)、和翅膀旋動(dòng)機(jī)構(gòu)可模塊式安裝在機(jī)架上，模塊化設(shè)計(jì)便于檢測(cè)維修、改裝，減低制造成本和全壽期成本，為后續(xù)新技術(shù)應(yīng)用及更新?lián)Q代預(yù)留發(fā)展空間。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的蜻蜓撲翼及旋動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中生蜻蜓撲翼機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)放大示意圖；

圖3是本發(fā)明中旋動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)放大示意圖；

圖4是本發(fā)明中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)放大示意圖。

圖中：1、機(jī)架；2、傳動(dòng)軸；3、轉(zhuǎn)動(dòng)塊；4、彎曲軸；5、蜻蜓翅膀；6、搖擺副；61、缺口；62、卡條；7、連接銷(xiāo)；8、圓筒；9、驅(qū)動(dòng)軸；10、從動(dòng)齒輪；11、吊架；12、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；13、主動(dòng)齒輪；14、旋動(dòng)齒輪；15、旋動(dòng)電機(jī)；16、驅(qū)動(dòng)齒輪。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。

本發(fā)明的實(shí)施例是這樣的：如圖1-4所示，一種仿生蜻蜓撲翼及旋動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括對(duì)稱(chēng)設(shè)置的中空的機(jī)架1，機(jī)架1的側(cè)面上設(shè)有至少兩組呈對(duì)稱(chēng)布置并且可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)塊3，轉(zhuǎn)動(dòng)塊3的外側(cè)鉸接有可擺動(dòng)的蜻蜓翅膀5，轉(zhuǎn)動(dòng)塊3上可旋轉(zhuǎn)的穿插有可伸入機(jī)架1內(nèi)腔的并且外端傾斜的彎曲軸4，蜻蜓翅膀5的根部設(shè)有鉸接在轉(zhuǎn)動(dòng)塊3的外端面上并且與彎曲軸4的傾斜端相卡合而聯(lián)動(dòng)的搖擺副6，在機(jī)架1的內(nèi)腔設(shè)有帶動(dòng)彎曲軸4旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)彎曲軸4旋轉(zhuǎn)，彎曲軸4的傾斜端在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中帶動(dòng)搖擺副6來(lái)回運(yùn)動(dòng)，從而使蜻蜓翅膀5不停擺動(dòng)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)的彎曲軸4撥動(dòng)蜻蜓翅膀5上下擺動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)力的傳遞簡(jiǎn)單，傳動(dòng)高效，直接將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為上下來(lái)回運(yùn)動(dòng)，中間轉(zhuǎn)化部件少，能量的損耗低，提高力傳遞效率，滿(mǎn)足蜻蜓飛行的情況下，大大降低了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求，制造成本低；轉(zhuǎn)動(dòng)塊3、蜻蜓翅膀5、搖擺副6和彎曲軸4可構(gòu)成一撲翼機(jī)構(gòu)而模塊式地、可旋轉(zhuǎn)的安裝在機(jī)架1的兩側(cè)面上，安裝方便，便于組裝，避免組裝、運(yùn)輸過(guò)程中零散零件遺漏、丟失等情況發(fā)生，可適用于流水線大批量組裝、生產(chǎn)，維修、拆卸容易；在機(jī)架1的側(cè)面上設(shè)有分別驅(qū)動(dòng)各轉(zhuǎn)動(dòng)塊3旋轉(zhuǎn)的旋動(dòng)機(jī)構(gòu)，旋動(dòng)機(jī)構(gòu)可根據(jù)需要驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)塊3旋轉(zhuǎn)，使整個(gè)撲翼機(jī)構(gòu)可以旋轉(zhuǎn)，使蜻蜓翅膀5在上下?lián)湟碇羞€可以同時(shí)做一定角度的扭轉(zhuǎn)，滿(mǎn)足仿生蜻蜓的飛行要求。

在本實(shí)施例中，搖擺副6上設(shè)有與彎曲軸4的傾斜端可旋轉(zhuǎn)的插入的卡合結(jié)構(gòu)，彎曲軸4的傾斜端在旋轉(zhuǎn)中始終與卡合結(jié)構(gòu)接觸，從而帶動(dòng)搖擺副6跟隨接觸點(diǎn)的位置變化而上下擺動(dòng)；搖擺副6上設(shè)有與彎曲軸4錯(cuò)開(kāi)的缺口61，卡合結(jié)構(gòu)為在缺口61內(nèi)橫向設(shè)有的兩上下平行布置的卡條62，兩卡條62之間的橫槽與彎曲軸4的傾斜端相適應(yīng)，彎曲軸4的傾斜端在旋轉(zhuǎn)中可循環(huán)的對(duì)上、下卡條62施加作用力，將彎曲軸4的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為卡條62上下直線運(yùn)動(dòng)，力傳遞高效，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，雙卡條62設(shè)置的卡合結(jié)構(gòu)加工制造方便，耐磨性好，工作穩(wěn)定。

在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括在機(jī)架1的內(nèi)腔設(shè)有的兩平行布置并且與彎曲軸4連接的傳動(dòng)軸2，彎曲軸4插接在傳動(dòng)軸2的端面上，兩傳動(dòng)軸2之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)軸9，驅(qū)動(dòng)軸9與兩傳動(dòng)軸2之間均設(shè)有齒輪副，在驅(qū)動(dòng)軸9上方設(shè)有動(dòng)力裝置；動(dòng)力裝置包括在機(jī)架1上設(shè)有的布置在驅(qū)動(dòng)軸9上方的吊架11，吊架11上設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)12，驅(qū)動(dòng)電機(jī)12的輸出端設(shè)有與驅(qū)動(dòng)軸9齒輪連接的主動(dòng)齒輪13，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)12帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸9旋轉(zhuǎn)，齒輪傳遞穩(wěn)定、高效，整個(gè)動(dòng)力裝置設(shè)置在機(jī)架1的中間位置，保證機(jī)架1的重力平衡；齒輪副包括在兩傳動(dòng)軸2的兩端分別設(shè)有的從動(dòng)齒輪10和在驅(qū)動(dòng)軸9的兩端設(shè)有的與兩從動(dòng)齒輪10相嚙合的驅(qū)動(dòng)齒輪16，通過(guò)在傳動(dòng)軸2和驅(qū)動(dòng)軸9兩端的齒輪連接，扭轉(zhuǎn)力可以高效傳遞到傳動(dòng)軸2上，傳遞穩(wěn)定，齒輪傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可緊湊的安裝在機(jī)架1內(nèi)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳遞轉(zhuǎn)換少，力傳遞高效。

在本實(shí)施例中，機(jī)架1的側(cè)面上凸出設(shè)有與每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)塊3對(duì)應(yīng)的圓筒8，轉(zhuǎn)動(dòng)塊3上的彎曲軸4可旋轉(zhuǎn)的插接在圓筒8內(nèi)，彎曲軸4的外回旋面與圓筒8內(nèi)壁相適應(yīng)，保證彎曲軸4、轉(zhuǎn)動(dòng)塊3穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)軸2可從側(cè)面穿過(guò)圓筒8而安裝在機(jī)架1內(nèi)，結(jié)構(gòu)巧妙，便于安裝；旋動(dòng)機(jī)構(gòu)包括在每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)塊3的內(nèi)側(cè)設(shè)有的旋動(dòng)齒輪14，旋動(dòng)齒輪14套接在圓筒8上，機(jī)架1的側(cè)面上設(shè)有與旋動(dòng)齒輪14齒輪連接的旋動(dòng)電機(jī)15，旋動(dòng)電機(jī)15為微型電機(jī)，可進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，旋動(dòng)齒輪14上設(shè)有可插接在轉(zhuǎn)動(dòng)塊3上的連接銷(xiāo)7，連接銷(xiāo)7至少有3根，使轉(zhuǎn)動(dòng)塊3穩(wěn)定安裝在機(jī)架1的側(cè)面上，在蜻蜓翅膀5上下?lián)湟磉^(guò)程中通過(guò)旋動(dòng)電機(jī)15驅(qū)動(dòng)蜻蜓翅膀5做適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)動(dòng)作，大大提高了仿生蜻蜓的飛行能力。

實(shí)際工作中，首先，將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)架1內(nèi)；然后，將彎曲軸4插裝在轉(zhuǎn)動(dòng)塊3上，蜻蜓翅膀5的搖擺副鉸接在轉(zhuǎn)動(dòng)塊3的一端，并使彎曲軸4的傾斜端卡合在兩卡條62之間，將旋動(dòng)齒輪14通過(guò)連接銷(xiāo)7安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)塊3的另一端，組合成撲翼機(jī)構(gòu)，接著將整個(gè)撲翼機(jī)構(gòu)模塊式的安裝在機(jī)架1側(cè)面的圓筒8上；最后在將旋動(dòng)電機(jī)15分別安裝在各圓筒8的一側(cè)，通過(guò)齒輪與旋動(dòng)齒輪14嚙合。通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)蜻蜓翅膀5上下?lián)u擺的過(guò)程中，還可以根據(jù)力學(xué)需求通過(guò)旋動(dòng)電機(jī)15使蜻蜓翅膀5做一定角度的旋轉(zhuǎn)，可大大提高仿生蜻蜓飛行穩(wěn)定性。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些都不會(huì)影響本發(fā)明實(shí)施的效果和專(zhuān)利的實(shí)用性。