一種可自動調(diào)節(jié)左右翅膀撲動幅值的撲翼機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于撲翼機器人領(lǐng)域，具體涉及一種在保證左右翅膀拍動相位一致的同時，可自動調(diào)節(jié)左右翅膀的拍動幅值的撲翼機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著自然界億萬年的進化，大多生物擁有精巧的身體結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜的運動方式，具有極強的環(huán)境適應(yīng)性。模仿生物外形結(jié)構(gòu)以及運動形式，成為當前機器人發(fā)展的一個趨勢。相對于固定翼飛行器，模仿鳥類以及昆蟲運動方式的撲翼機器人由于具有尺寸小、空中靈活性強等特點，成為當前研究的一個熱點。目前撲翼機器人的撲動方式一般采用曲柄滑塊結(jié)構(gòu)或者曲柄搖桿結(jié)構(gòu)，且大多數(shù)撲翼機器人翅膀撲動幅值固定。部分撲翼機器人可調(diào)整撲動幅值，但是無法實現(xiàn)左右翅膀不對稱撲動。
[0003]通過對蝗蟲空中姿態(tài)調(diào)整機理的研究表明，蝗蟲可利用左右翅膀不同幅值拍動進行身體空中姿態(tài)的調(diào)整，進一步研究發(fā)現(xiàn)該機理可用于撲翼機器人上，通過改變撲翼機器人左右翅膀的拍動幅度調(diào)節(jié)機器人的空中姿態(tài)。
[0004]目前，已有關(guān)于撲翼幅值調(diào)節(jié)的相關(guān)研究。申請?zhí)枮镃N201110123248.3的發(fā)明專利“一種無級調(diào)幅撲翼驅(qū)動機構(gòu)”，利用兩級行星輪機構(gòu)，通過改變內(nèi)齒圈與偏心立柱的位置關(guān)系實現(xiàn)翅膀拍動幅度的調(diào)節(jié)，但其無法實現(xiàn)左右翅膀的不同幅值撲動。申請?zhí)枮镃N201310016198.8的發(fā)明專利“一種具有姿態(tài)調(diào)整功能的仿蝗蟲機器人”，利用兩相對獨立的舵機分別驅(qū)動左右翅膀，實現(xiàn)了左右翅膀的不對稱拍動，但該結(jié)構(gòu)很難保證翅膀拍動的相位相同。文南犬“Kinematic Design of an Asymmetric In-phase Flapping Mechanismfor MAVs”提出利用曲柄搖桿機構(gòu)，通過整體左右移動該機構(gòu)，改變曲柄搖桿相對機架的位置，實現(xiàn)左右翅膀撲動幅度的改變。該機構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，增加了撲翼機器人的重量，不利于飛行。因此，有必要設(shè)計一種在保證左右翅膀同相位時，可自動調(diào)節(jié)左右翅膀拍動幅度的撲翼機器人。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種可自動調(diào)節(jié)左右翅膀撲動幅值的撲翼機器人，以實現(xiàn)撲翼機器人空中姿態(tài)的自動調(diào)節(jié)。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的撲翼機器人包括機架結(jié)構(gòu)、驅(qū)動裝置，幅值調(diào)節(jié)裝置、
擺動裝置。
[0007]所述機架結(jié)構(gòu)包括機體、滑塊導(dǎo)向桿。所述機體具有電機安裝孔、舵機安裝面、導(dǎo)向桿第一安裝孔、導(dǎo)向桿第二安裝孔、齒條安裝面。所述滑塊導(dǎo)向桿穿過所述導(dǎo)向桿第一安裝孔與導(dǎo)向桿第二安裝孔，并固定于所述機體上。
[0008]所述驅(qū)動裝置包括:驅(qū)動電機、曲柄輪、連桿、滑塊;所述曲柄輪固連在所述驅(qū)動電機伸出軸上，且與所述驅(qū)動電機伸出軸同心;所述曲柄輪第一側(cè)面上有小圓臺凸起;所述連桿一端通過銷軸與所述曲柄輪連接，另一端與所述滑塊通過銷軸連接;所述滑塊在第一側(cè)面上中心位置有一小圓臺，所述滑塊第二側(cè)面中心位置開有第二通孔，所述滑塊第三側(cè)面開有一矩形通孔，所述滑塊第二通孔與所述滑塊導(dǎo)向桿間隙配合，且可沿所述滑塊導(dǎo)向桿運動。
[0009]所述幅值調(diào)節(jié)裝置包括:撥桿、第一導(dǎo)桿、第二導(dǎo)桿、移動桿、齒條、齒輪、驅(qū)動舵機、連接銷軸;所述撥桿兩側(cè)中心對稱安裝有第一滑動軸與第二滑動軸;所述齒條與所述移動桿通過連接銷軸固定;所述齒輪固定于所述驅(qū)動舵機輸出軸上，且與所述驅(qū)動舵機輸出軸同心;所述齒輪與所述齒條嚙合;所述第一導(dǎo)桿與所述第二導(dǎo)桿平行布置;所述撥桿可沿所述第一導(dǎo)桿與所述第二導(dǎo)桿作上下運動。
[0010]所述擺動裝置包括:兩形狀相同且相對所述機體中心線對稱布置的第一擺桿、第二擺桿、左翅膀支撐桿、右翅膀支撐桿;所述第一擺桿一端開有滑槽，另一端開有一孔;所述第二擺桿與所述第一擺桿結(jié)構(gòu)相同；所述左翅膀支撐桿與所述右翅膀支撐桿結(jié)構(gòu)相同，均為圓柱狀，分別與所述第一擺桿和所述第二擺桿的孔過盈配合。
[0011]所述第一擺桿與所述第二擺桿分別通過銷軸安裝于所述機體上，并可繞銷軸擺動;所述第一擺桿與所述第二擺桿相對滑塊導(dǎo)向桿中心對稱。
[0012]所述撥桿穿過所述滑塊矩形通孔并可沿該通孔滑動;所述撥桿第一滑動軸與第二滑動軸分別穿過所述第一擺桿與第二擺桿的滑槽，并可沿所述滑槽滑動；
[0013]所述曲柄輪與所述滑塊導(dǎo)向桿偏置;所述曲柄轉(zhuǎn)動可實現(xiàn)所述滑塊向上滑行與向下滑行的速度不同。
[0014]所述撥桿在所述滑塊帶動下上下往復(fù)運動;所述撥桿第一滑動軸與第二滑動軸分別帶動所述第一擺桿與所述第二擺桿往復(fù)上下擺動。
[0015]所述驅(qū)動舵機通過所述齒輪帶動所述齒條沿所述齒條安裝面左右運動;所述移動桿在所述齒條帶動下可左右移動，帶動所述撥桿左右運動，從而改變所述第一擺桿與所述第二擺桿的擺動幅度。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:
[0017]1、本發(fā)明的撲翼機器人采用偏置的曲柄滑塊機構(gòu)，使得滑塊往復(fù)滑動時存在急回特性，其帶動翅膀拍動時下拍速度與上拍速度不等，利于撲翼機器人飛行。
[0018]2、本發(fā)明的撲翼機器人利用一個電機同時驅(qū)動一對翅膀拍動，保證了左右翅膀拍動的相位相同。
[0019]3、本發(fā)明的撲翼機器人左右翅膀拍動幅度可調(diào)。初始狀態(tài)時，撥桿相對滑塊導(dǎo)向桿中心線對稱放置，左右翅膀拍動幅值相等，此時機器人將向上及向前飛行，當身體姿態(tài)需要調(diào)節(jié)時，舵機通過幅值調(diào)節(jié)裝置帶動撥桿左右移動，改變左右翅膀的拍動幅值，此時機體將出現(xiàn)滾轉(zhuǎn)運動。
[0020]4、本發(fā)明的撲翼機器人結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)容易。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的撲翼機器人整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明的撲翼機器人的機架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明的撲翼機器人的驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為本發(fā)明撲翼機器人的滑塊結(jié)構(gòu)三維圖；
[0025]圖5為本發(fā)明的撲翼機器人的幅值調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6為本發(fā)明的撲翼機器人的擺動裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖7為本發(fā)明的撲翼機器人的擺桿結(jié)構(gòu)三維圖；
[0028]圖8為本發(fā)明的撲翼機器人左翅拍動幅度小于右翅時撥桿位置示意圖
[0029]其中:1、機架結(jié)構(gòu)，11、機體，12、滑塊導(dǎo)向桿，111、電機安裝孔，112、舵機安裝面，113、導(dǎo)向桿第一安裝孔，114、導(dǎo)向桿第二安裝孔，115、齒條安裝面，2、驅(qū)動裝置，21、驅(qū)動電機，22、曲柄輪，23、連桿，24、滑塊，241、滑塊第一側(cè)面，242、滑塊小圓臺，243、滑塊第二側(cè)面，244、滑塊第二通孔，245、滑塊第三側(cè)面，246、滑塊矩形通孔，3、幅值調(diào)節(jié)裝置，31、撥桿，311、第一滑動軸，312、第二滑動軸，32、第一導(dǎo)桿，33、第二導(dǎo)桿，34、移動桿，35、齒條，36、齒輪，37、驅(qū)動舵機，4、擺動裝置，41第一擺桿，411、擺桿滑槽，412、擺桿孔、42、第二擺桿，43、左翅膀支撐桿，44、右翅膀支撐桿。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步描述。
[0031]本發(fā)明為一種可自動調(diào)節(jié)左右翅膀拍動幅值的撲翼機器人。參見附圖1，本發(fā)明