一种三栖仿生扑旋翼微型飞行器

1.本发明涉及微型飞行器技术领域，具体涉及一种三栖仿生扑旋翼微型飞行器。


背景技术：

2.在现代军事战场上，侦查任务显得尤为重要，传统的人力侦察兵往往因为各种原因而产生重大的损失，严重的还将导致侦察任务失败。微小型飞行器由于其尺寸小、质量轻、机动性强以及其隐蔽性好等特点，很容易就能进入狭小空间内完成监视侦察、窃听干扰等特殊任务，具有极高的实用价值，特别是在未来军事领域有着广阔的应用前景。因此，微小型飞行器也是当今各国研究的热点。
3.但是当前常见的两栖无人机种类较多，而水陆空三栖无人机种类较少，并且多数无人机的飞行部分大多以四旋翼为主，而以固定翼的往往存在于大型飞行器，以扑翼结构为基础的无人机极少；大多数无人机并不具备仿生要素，少数具备仿生要素的无人机也并不是整体仿生，而是陆地部分或水中部分采用仿生构造，使用受到局限。例如：重庆大学(专利申请号cn201510306015.5)的一种微型三栖四轴飞行器，主要以四轴飞行器为基础，仿生方面相对较少。其他的三栖飞行器，相比较而言尺寸偏大，没有实现微型化。


技术实现要素：

4.有鉴于此，为了克服以上微小型飞行器的弊端，本发明提供了一种三栖仿生扑旋翼微型飞行器，其兼具微小型扑翼飞行器和微小型旋翼飞行器的优点，既能实现垂直起降、起飞效率高，又具有飞行效率高、飞行噪声小、气动效率高的优点；还能兼顾多种使用场景，能通过扑旋翼在天空中飞行，也能通过弹簧腿实现地面跑动，同时还能利用充气的气囊壳体漂浮于水面上通过腿部机构进行划游。
5.本发明采用以下具体技术方案：
6.一种三栖仿生扑旋翼微型飞行器，该飞行器包括气囊壳体、机翼、尾翼、腿部机构以及控制装置；
7.所述气囊壳体内部充气，用于实现在水中漂浮；
8.所述机翼包括驱动装置和反对称安装的两个扑旋翼；所述驱动装置与所述扑旋翼连接，用于驱动所述扑旋翼旋转和/或拍动；
9.两个所述腿部机构对称安装于所述驱动装置的底部两侧，均设置有带鸭蹼状脚掌的金属弹簧腿，用于实现在陆地行走和水中划游；
10.所述尾翼安装于所述驱动装置的顶部后侧，用于实现升降控制和方向控制；
11.所述驱动装置以及所述控制装置均安装于所述气囊壳体内；所述腿部机构和所述机翼均安装于所述气囊壳体外部；
12.所述控制装置与所述驱动装置、所述腿部机构以及所述尾翼信号连接，用于控制所述驱动装置、所述腿部机构以及所述尾翼动作。
13.更进一步地，所述驱动装置包括电机座、驱动电机以及传动机构；
14.所述驱动电机固定安装于所述电机座的安装孔内；
15.所述传动机构传动连接于所述驱动电机与所述扑旋翼之间，用于将所述驱动电机的动力传递至所述扑旋翼；
16.所述电机座的两侧设置有关于所述安装孔轴对称的侧柱；
17.所述腿部机构固定安装于所述侧柱的外端部。
18.更进一步地，所述机翼还包括旋转结构和对称安装于所述旋转结构两侧的拍动结构；
19.所述旋转结构包括中心轴、顶座、不锈钢套筒以及细翼撑座；所述中心轴的底端与所述传动机构固连，顶端与所述顶座固连；所述不锈钢套筒空套于所述中心轴的外周侧，并与所述细翼撑座固定连接；
20.所述拍动结构包括细翼撑、细翼座以及翼臂；所述翼臂的一端与所述顶座通过销钉连接，另一端通过销钉固定连接有两个所述细翼座；所述细翼撑的一端与所述细翼撑座通过销钉连接，另一端与所述翼臂的中部通过销钉连接，使所述细翼撑通过所述中心轴的上下滑动来驱动所述翼臂实现上下摆动；所述扑旋翼固定安装于所述细翼座。
21.更进一步地，所述传动机构包括二级行星轮机构、曲柄和摇杆；
22.所述二级行星轮机构安装于所述电机座内，并传动连接于所述驱动电机与所述曲柄之间；
23.所述摇杆的一端与所述曲柄转动连接，另一端与所述中心轴转动连接。
24.更进一步地，所述腿部机构还包括舵机架、腿部舵机、半齿轮、腿部齿轮以及连接绳；
25.所述舵机架固定安装于所述侧柱；
26.所述半齿轮能够转动地安装于所述侧柱的外端部；
27.所述腿部舵机固定安装于所述舵机架，并与所述控制装置信号连接；
28.所述腿部齿轮固定安装于所述腿部舵机的输出轴，并与所述半齿轮啮合；
29.所述金属弹簧腿包括从上到下依次铰接的上腿、下腿以及所述鸭蹼状脚掌；
30.所述上腿的顶部固定安装于所述腿部舵机的输出轴，通过所述腿部舵机驱动所述上腿实现摆动；
31.所述下腿与所述上腿之间通过半关节弹簧连接；
32.所述下腿与所述鸭蹼状脚掌之间通过脚蹼弹簧连接；
33.所述下腿与所述半齿轮之间连接有所述连接绳，所述下腿通过所述连接绳牵引进行弯曲，并通过所述脚蹼弹簧实现伸展。
34.更进一步地，所述舵机架由相对设置的前舵机肋板和后舵机肋板通过中间的连接板拼接而成；
35.所述舵机架设置有柱状空隙，所述柱状空隙贯穿所述前舵机肋板、所述连接板以及所述后舵机肋板设置；
36.所述前舵机肋板的下部镂空；
37.所述后舵机肋板的下部留有舵机固定孔，并通过螺丝与所述腿部舵机固定；
38.所述侧柱穿过所述柱状空隙并与所述舵机架固定连接；
39.所述腿部舵机的输出轴朝向所述侧柱的外端部延伸。
40.更进一步地，所述尾翼包括尾杆、升降控制机构和方向控制机构；
41.所述尾杆的前端固定于所述电机座顶部的尾杆固定孔内；
42.所述升降控制机构包括平尾、平尾轴、第一摇臂、第一连杆机构和第一直线舵机；所述平尾轴穿过所述尾杆末端的水平穿孔，与两个位于所述尾杆两侧的所述平尾固接，使两个所述平尾对称放置于所述尾杆两侧；所述第一摇臂的一端与所述平尾轴固接，另一端通过所述第一连杆机构与所述第一直线舵机相连接；所述第一直线舵机固定安装于所述电机座，并与所述控制装置信号连接，用于控制所述平尾的摆动以实现升降控制；
43.所述方向控制机构包括垂尾、垂尾轴、限位块、第二摇臂、第二连杆机构以及第二直线舵机；所述垂尾轴穿过所述尾杆中部的垂直穿孔，并与所述垂尾和所述限位块，通过所述限位块能够转动地安装于所述尾杆；所述垂尾轴的中部与所述第二摇臂的一端固接，所述第二摇臂的另一端通过所述第二连杆机构与所述第二直线舵机连接；所述第二直线舵机固定安装于所述电机座，并与所述控制装置信号连接，用于控制所述垂尾的摆动已实现方向控制。
44.更进一步地，所述气囊壳体采用救生衣式气囊。
45.有益效果：
46.本发明的三栖仿生扑旋翼微型飞行器采用反对称安装的两个扑旋翼以及对称安装的用于陆地行走的双腿仿生结构，兼具微小型扑翼飞行器和微小型旋翼飞行器的优点，既能实现垂直起降、起飞效率高，又具有飞行效率高、飞行噪声小、气动效率高的优点；通过气囊壳体和腿部机构还能兼顾多种使用场景，能通过扑旋翼在天空中飞行，也能通过金属弹簧腿实现地面跑动，同时还能利用充气的气囊壳体漂浮于水面上，并通过鸭蹼状脚掌在水中进行划游；上述微型飞行器在飞行状态下，能够采用扑旋的方式起飞，并在巡航时通过扭转调节机翼攻角，增大飞行过程中的平均升力，提高气动效率，机翼扭转运动操作简单、高效；在陆行状态下，通过腿部机构的金属弹簧脚和机翼的共同作用，模仿鸟类陆地行走的姿态，机动性好，行走效率高；在水游状态下，飞行器携带的充气式气囊壳体会快速充气，包裹整个飞行器机身，使其免受水的浸泡，气囊壳体充气产生浮力，使飞行器能漂浮在水面上，并通过腿部机构的运动实现水中游动；因此，上述微型飞行器具备空中飞行、地面跑动、水中游动的三栖运动能力。
附图说明
47.图1为本发明三栖仿生扑旋翼微型飞行器的结构示意图；
48.图2为本发明三栖仿生扑旋翼微型飞行器的俯视图；
49.图3为本发明三栖仿生扑旋翼微型飞行器去除气囊壳体后的结构示意图；
50.图4为本发明三栖仿生扑旋翼微型飞行器的部分结构示意图；
51.图5为电机座的结构示意图；
52.图6为腿部机构的结构示意图；
53.图7为舵机架的结构示意图；
54.图8为机翼的结构示意图；
55.图9为图8中机翼的部分结构示意图；
56.图10为装配后电机座的爆炸结构示意图；
57.图11为驱动电机与传动机构一个角度的爆炸结构示意图；
58.图12为驱动电机与传动机构另一个角度的爆炸结构示意图；
59.图13为尾翼的结构示意图；
60.图14为腿部机构的行走过程原理图。
61.其中，1-气囊壳体，2-机翼，3-尾翼，4-腿部机构，5-控制装置；
62.21-扑旋翼，22-电机座，23-驱动电机，211-中心轴，212-顶座，213-不锈钢套筒，214-细翼撑座，215-细翼撑，216-细翼座，217-翼臂，221-安装孔，222-侧柱，223-尾杆固定孔，224-中心轴穿孔，241-一级行星架，242-一级太阳轮，243-一级行星轮，244-二级行星架，245-二级太阳轮，246-二级行星轮，247-曲柄，248-摇杆，249-拉环，250-齿圈盖，251-齿轮圈；
63.31-尾杆，321-平尾，322-平尾轴，323-第一摇臂，324-第一连杆机构，325-第一直线舵机，331-垂尾，332-垂尾轴，333-限位块，334-第二摇臂，335-第二连杆机构，336-第二直线舵机；
64.41-金属弹簧腿，42-舵机架，43-腿部舵机，44-半齿轮，45-腿部齿轮，46-连接绳，411-鸭蹼状脚掌，412-上腿，413-下腿，414-半关节弹簧，415-脚蹼弹簧，421-前舵机肋板，422-后舵机肋板，423-连接板，424-柱状空隙，441-第一凸起，4131-第二凸起。
具体实施方式
65.下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
66.本发明实施例提供了一种三栖仿生扑旋翼微型飞行器，如图1和图2结构所示，该飞行器包括气囊壳体1、机翼2、尾翼3、腿部机构4以及控制装置5；
67.气囊壳体1内部充气，用于实现在水中漂浮；微型飞行器的漂浮靠气囊壳体1的浮力作用；气囊壳体1可以采用救生衣式气囊，并由内、外两层膜构成；在陆地上步行和空中飞行阶段，气囊壳体1的内、外膜收缩包裹在机体上，当飞行器将要在水中划行时，可以采用电机对气囊进行快速充气，也可以采用化学反应方式在气囊中进行充气，使气囊完全充盈，能够在水中漂浮；
68.如图3和图4结构所示，机翼2包括驱动装置和反对称安装的两个扑旋翼21；驱动装置与扑旋翼21连接，用于驱动扑旋翼21旋转和/或拍动；
69.两个腿部机构4对称安装于驱动装置的底部两侧，均设置有带鸭蹼状脚掌411的金属弹簧腿41，用于实现在陆地行走和水中划游；
70.如图4所示，尾翼3安装于驱动装置的顶部后侧，用于实现升降控制和方向控制；
71.驱动装置以及控制装置5均安装于气囊壳体1内；腿部机构4和机翼2均安装于气囊壳体1外部；
72.控制装置5与驱动装置、腿部机构4以及尾翼3信号连接，用于控制驱动装置、腿部机构4以及尾翼3动作。
73.上述三栖仿生扑旋翼微型飞行器采用反对称安装的两个扑旋翼21以及对称安装的用于陆地行走的双腿仿生结构，兼具微小型扑翼飞行器和微小型旋翼飞行器的优点，既能实现垂直起降、起飞效率高，又具有飞行效率高、飞行噪声小、气动效率高的优点；通过气囊壳体1和腿部机构4还能兼顾多种使用场景，能通过扑旋翼21在天空中飞行，也能通过金
属弹簧腿41实现地面跑动，同时还能利用充气的气囊壳体1漂浮于水面上，并通过鸭蹼状脚掌411在水中进行划游；上述微型飞行器在飞行状态下，能够采用扑旋的方式起飞，并在巡航时通过扭转调节机翼2攻角，增大飞行过程中的平均升力，提高气动效率，机翼2扭转运动操作简单、高效；在陆行状态下，通过腿部机构4的金属弹簧脚和机翼2的共同作用，模仿鸟类陆地行走的姿态，机动性好，行走效率高；在水游状态下，飞行器携带的充气式气囊壳体1会快速充气，包裹整个飞行器机身，使其免受水的浸泡，气囊壳体1充气产生浮力，使飞行器能漂浮在水面上，并通过腿部机构4的运动实现水中游动；因此，上述微型飞行器具备空中飞行、地面跑动、水中游动的三栖运动能力。
74.在上述三栖仿生扑旋翼微型飞行器中，驱动装置包括电机座22、驱动电机23以及传动机构；电机座22为整个微型飞行器的核心部件，电机座22将机翼2、尾翼3、腿部机构4以及控制装置5连接在一起；如图5和图10所示，驱动电机23固定安装于电机座22的安装孔221内，驱动电机23用于驱动机翼2动作；传动机构传动连接于驱动电机23与扑旋翼21之间，用于将驱动电机23的动力传递至扑旋翼21；如图5所示，电机座22的两侧设置有关于安装孔221轴对称的侧柱222；如图4和图6所示，腿部机构4固定安装于侧柱222的外端部。
75.机翼2不仅包括驱动装置和两个扑旋翼21，还包括旋转结构和对称安装于旋转结构两侧的拍动结构；如图8和图9所示，旋转结构包括中心轴211、顶座212、不锈钢套筒213以及细翼撑座214；如图9所示，中心轴211沿竖直方向设置，中心轴211的底端与传动机构固连，顶端与顶座212固连；不锈钢套筒213空套于中心轴211的外周侧，并与细翼撑座214固定连接；拍动结构包括细翼撑215、细翼座216以及翼臂217；如图9所示，翼臂217沿水平方向延伸，翼臂217的一端与顶座212通过销钉连接，另一端通过销钉固定连接有两个细翼座216；如图9所示，细翼撑215倾斜设置，细翼撑215的一端与细翼撑座214通过销钉连接，另一端与翼臂217的中部通过销钉连接，使细翼撑215通过中心轴211的上下滑动来驱动翼臂217实现上下摆动；扑旋翼21固定安装于细翼座216。不锈钢套筒213的使用减少了中心轴211在运动过程中的摆动，提高了扑旋翼21运动过程中的稳定性和顺畅度，降低飞行器运动过程中的功耗；同时，旋转结构和旋转结构整体紧凑、结构简单、易于加工装配制作。扑旋翼21可以由主梁、与主梁垂直的次梁以及翼膜构成。
76.如图4、图10、图11和图12所示，传动机构包括二级行星轮机构、曲柄247和摇杆248；二级行星轮机构通过齿圈盖250安装于电机座22内，并传动连接于驱动电机23与曲柄247之间；摇杆248的一端与曲柄247转动连接，另一端与中心轴211转动连接。二级行星轮机构包括一级行星架241、一级太阳轮242、一级行星轮243、二级行星架244、二级太阳轮245、二级行星轮246以及齿轮圈251；驱动电机23的输出轴与一级太阳轮242固定连接，一级行星轮243安装于一级行星架241，一级行星架241和二级行星架244均安装于齿轮圈251，一级太阳轮242与一级行星轮243啮合，二级太阳轮245与二级行星轮246啮合，二级行星轮246安装于二级行星架244，二级行星架244的中心设置输出轴与曲柄247固定连接；摇杆248的另一端与中心轴211通过拉环249转动连接，中心轴211穿过电机座22顶部的中心轴穿孔224，通过电机座22对中心轴211的运动进行导向。电机座22设置有内齿圈，内齿圈与一级行星轮243和二级行星轮246啮合；一级行星架241和二级行星架244通过齿轮圈251配合连接，使得一级行星架241转动时能够带动二级行星架244以相同的角速度旋转；一级行星架241和二级行星架244具有相同结构；二级太阳轮245与二级行星架244固定连接。二级行星轮246通
过轴承安装于二级行星架244，使得二级行星轮246与其啮合的电机座22转动时能够带动二级行星架244转动，二级行星架244上设置有曲柄247连接轴与其固连，并穿过齿圈盖250。
77.如图6所示，腿部机构4还包括舵机架42、腿部舵机43、半齿轮44、腿部齿轮45以及连接绳46；舵机架42固定安装于侧柱222；半齿轮44能够转动地安装于侧柱222的外端部；腿部舵机43固定安装于舵机架42，并与控制装置5信号连接；腿部齿轮45固定安装于腿部舵机43的输出轴，并与半齿轮44啮合；半齿轮44和腿部齿轮45的厚度均可以为1.5mm；金属弹簧腿41包括从上到下依次铰接的上腿412、下腿413以及鸭蹼状脚掌411；上腿412的顶部固定安装于腿部舵机43的输出轴，通过腿部舵机43驱动上腿412实现摆动；下腿413与上腿412之间通过半关节弹簧414连接；下腿413与鸭蹼状脚掌411之间通过脚蹼弹簧415连接；下腿413与半齿轮44之间连接有连接绳46，下腿413通过连接绳46牵引进行弯曲，并通过脚蹼弹簧415实现伸展；如图6结构所示，在半齿轮44的外端面设置有偏心的第一凸起441，在下腿413的外侧面设置有第二凸起4131，并将连接绳46的一端系于第一凸起441、另一端系于第二凸起4131，从而通过半齿轮44的转动带动连接绳46并带动下腿413运动。
78.在图14中简单示意了腿部机构4的行走过程原理，在水中划水前进的原理与行走原理相同，脚蹼朝向的方向为向后的方向，其中齿轮机构做往复运动，其中a-b-c为运动过程，在a处，由于处于最高位置，连接绳把小腿拉起，由a运动到b的过程中，小腿逐渐被放下，到达最低位置，b-c的过程中，是由最低位置到最高位置，同理，小腿被逐渐拉起。腿部齿轮45与半齿轮44保持啮合，在约束驱动下，由于弹簧绞和连接绳的限制下，腿部机构带动机身向前运动。过程c-b-a为回转过程，由于齿轮机构的往复运动，为a-b-c运动过程的逆过程。通过两腿的交替运动，达到整体机身的不断前进。
79.如图6和图7所示，舵机架42由相对设置的前舵机肋板421和后舵机肋板422通过中间的连接板423拼接而成；舵机架42设置有柱状空隙424，柱状空隙424贯穿前舵机肋板421、连接板423以及后舵机肋板422设置；前舵机肋板421的下部镂空；后舵机肋板422的下部留有舵机固定孔，并通过螺丝与腿部舵机43固定；侧柱222穿过柱状空隙424并与舵机架42固定连接；腿部舵机43的输出轴朝向侧柱222的外端部延伸。
80.如图4和图13所示，尾翼3包括尾杆31、升降控制机构和方向控制机构；尾杆31的前端固定于电机座22顶部的尾杆固定孔223内；升降控制机构包括平尾321、平尾轴322、第一摇臂323、第一连杆机构324和第一直线舵机325；平尾轴322穿过尾杆31末端的水平穿孔，与两个位于尾杆31两侧的平尾321固接，使两个平尾321对称放置于尾杆31两侧；第一摇臂323的一端与平尾轴322固接，另一端通过第一连杆机构324与第一直线舵机325相连接；第一直线舵机325固定安装于电机座22，并与控制装置5信号连接，用于控制平尾321的摆动以实现升降控制；方向控制机构包括垂尾331、垂尾轴332、限位块333、第二摇臂334、第二连杆机构335以及第二直线舵机336；垂尾轴332穿过尾杆31中部的垂直穿孔，并与垂尾331和限位块333，通过限位块333能够转动地安装于尾杆31；垂尾轴332的中部与第二摇臂334的一端固接，第二摇臂334的另一端通过第二连杆机构335与第二直线舵机336连接；第二直线舵机336固定安装于电机座22，并与控制装置5信号连接，用于控制垂尾331的摆动已实现方向控制。
81.尾翼3的升降和方向操控方法为：升降操控环节操控第一直线舵机325转动，通过第一连杆机构324传动进而带动第一摇臂323旋转，使平尾321绕平尾轴322旋转一定角度，
完成扑旋翼21的升降操控；方向操控环节操控第二直线舵机336转动，通过第二连杆机构335传动进而带动第二摇臂334旋转，使垂尾331绕垂尾轴332旋转一定角度，完成扑旋翼21的方向操控。
82.对模拟的生物对象进行观察和研究是仿生学研究的基础，也是本发明研究划水法推进方式的必要环节。仿照鸭子的划水运动姿态设计了微型飞行器的漂浮机构。在划游过程中，前进脚的脚蹼由于受到的水的推力方向与弹簧绞限制方向相同，将一直与腿部连杆保持共线；而阻碍脚的脚蹼受到的水的推力方向与弹簧绞限制方向相反，可以旋转，通过适当减小弹簧刚度，使其方向呈现水平状态。
83.此时，由于两脚蹼的角度不同，受到水的阻力大小也不相同，由于推进脚脚蹼保持共线，其竖直方向上的受力面积将先增大后减小直至为0，而阻碍脚由于脚蹼始终水平，起到的阻力效果将极小。因此，可以产生总体向前的推动力，带动机体前进。
84.与四轴微型飞行器相比，本实施例的三栖仿生扑旋翼21微型飞行器机体结构简单、重量更轻、轻巧灵活、电机扭矩也较小、起飞降落影响因素较小、便于携带，采用行星齿轮进行传动摩擦损耗较小、寿命较长、结构更紧凑、载荷分布到更多的齿上、强度大、可以获得较大传动比，腿部采用弹簧铰链作为关节结构，结构更简单实用，减少了零件数量。
85.综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种三栖仿生扑旋翼微型飞行器，其特征在于，包括气囊壳体、机翼、尾翼、腿部机构以及控制装置；所述气囊壳体内部充气，用于实现在水中漂浮；所述机翼包括驱动装置和反对称安装的两个扑旋翼；所述驱动装置与所述扑旋翼连接，用于驱动所述扑旋翼旋转和/或拍动；两个所述腿部机构对称安装于所述驱动装置的底部两侧，均设置有带鸭蹼状脚掌的金属弹簧腿，用于实现在陆地行走和水中划游；所述尾翼安装于所述驱动装置的顶部后侧，用于实现升降控制和方向控制；所述驱动装置以及所述控制装置均安装于所述气囊壳体内；所述腿部机构和所述机翼均安装于所述气囊壳体外部；所述控制装置与所述驱动装置、所述腿部机构以及所述尾翼信号连接，用于控制所述驱动装置、所述腿部机构以及所述尾翼动作。2.如权利要求1所述的三栖仿生扑旋翼微型飞行器，其特征在于，所述驱动装置包括电机座、驱动电机以及传动机构；所述驱动电机固定安装于所述电机座的安装孔内；所述传动机构传动连接于所述驱动电机与所述扑旋翼之间，用于将所述驱动电机的动力传递至所述扑旋翼；所述电机座的两侧设置有关于所述安装孔轴对称的侧柱；所述腿部机构固定安装于所述侧柱的外端部。3.如权利要求2所述的三栖仿生扑旋翼微型飞行器，其特征在于，所述机翼还包括旋转结构和对称安装于所述旋转结构两侧的拍动结构；所述旋转结构包括中心轴、顶座、不锈钢套筒以及细翼撑座；所述中心轴的底端与所述传动机构固连，顶端与所述顶座固连；所述不锈钢套筒空套于所述中心轴的外周侧，并与所述细翼撑座固定连接；所述拍动结构包括细翼撑、细翼座以及翼臂；所述翼臂的一端与所述顶座通过销钉连接，另一端通过销钉固定连接有两个所述细翼座；所述细翼撑的一端与所述细翼撑座通过销钉连接，另一端与所述翼臂的中部通过销钉连接，使所述细翼撑通过所述中心轴的上下滑动来驱动所述翼臂实现上下摆动；所述扑旋翼固定安装于所述细翼座。4.如权利要求3所述的三栖仿生扑旋翼微型飞行器，其特征在于，所述传动机构包括二级行星轮机构、曲柄和摇杆；所述二级行星轮机构安装于所述电机座内，并传动连接于所述驱动电机与所述曲柄之间；所述摇杆的一端与所述曲柄转动连接，另一端与所述中心轴转动连接。5.如权利要求4所述的三栖仿生扑旋翼微型飞行器，其特征在于，所述腿部机构包括舵机架、腿部舵机、半齿轮、腿部齿轮以及连接绳；所述舵机架固定安装于所述侧柱；所述半齿轮能够转动地安装于所述侧柱的外端部；所述腿部舵机固定安装于所述舵机架，并与所述控制装置信号连接；所述腿部齿轮固定安装于所述腿部舵机的输出轴，并与所述半齿轮啮合；
所述金属弹簧腿包括从上到下依次铰接的上腿、下腿以及所述鸭蹼状脚掌；所述上腿的顶部固定安装于所述腿部舵机的输出轴，通过所述腿部舵机驱动所述上腿实现摆动；所述下腿与所述上腿之间通过半关节弹簧连接；所述下腿与所述鸭蹼状脚掌之间通过脚蹼弹簧连接；所述下腿与所述半齿轮之间连接有所述连接绳，所述下腿通过所述连接绳牵引进行弯曲，并通过所述脚蹼弹簧实现伸展。6.如权利要求5所述的三栖仿生扑旋翼微型飞行器，其特征在于，所述舵机架由相对设置的前舵机肋板和后舵机肋板通过中间的连接板拼接而成；所述舵机架设置有柱状空隙，所述柱状空隙贯穿所述前舵机肋板、所述连接板以及所述后舵机肋板设置；所述前舵机肋板的下部镂空；所述后舵机肋板的下部留有舵机固定孔，并通过螺丝与所述腿部舵机固定；所述侧柱穿过所述柱状空隙并与所述舵机架固定连接；所述腿部舵机的输出轴朝向所述侧柱的外端部延伸。7.如权利要求6所述的三栖仿生扑旋翼微型飞行器，其特征在于，所述尾翼包括尾杆、升降控制机构和方向控制机构；所述尾杆的前端固定于所述电机座顶部的尾杆固定孔内；所述升降控制机构包括平尾、平尾轴、第一摇臂、第一连杆机构和第一直线舵机；所述平尾轴穿过所述尾杆末端的水平穿孔，与两个位于所述尾杆两侧的所述平尾固接，使两个所述平尾对称放置于所述尾杆两侧；所述第一摇臂的一端与所述平尾轴固接，另一端通过所述第一连杆机构与所述第一直线舵机相连接；所述第一直线舵机固定安装于所述电机座，并与所述控制装置信号连接，用于控制所述平尾的摆动以实现升降控制；所述方向控制机构包括垂尾、垂尾轴、限位块、第二摇臂、第二连杆机构以及第二直线舵机；所述垂尾轴穿过所述尾杆中部的垂直穿孔，并与所述垂尾和所述限位块，通过所述限位块能够转动地安装于所述尾杆；所述垂尾轴的中部与所述第二摇臂的一端固接，所述第二摇臂的另一端通过所述第二连杆机构与所述第二直线舵机连接；所述第二直线舵机固定安装于所述电机座，并与所述控制装置信号连接，用于控制所述垂尾的摆动已实现方向控制。8.如权利要求1-7任一项所述的三栖仿生扑旋翼微型飞行器，其特征在于，所述气囊壳体采用救生衣式气囊。

技术总结
本发明公开了一种三栖仿生扑旋翼微型飞行器，该飞行器包括气囊壳体、机翼、尾翼、腿部机构以及控制装置；气囊壳体内部充气，用于实现在水中漂浮；机翼包括驱动装置和反对称安装的两个扑旋翼；驱动装置与扑旋翼连接，用于驱动扑旋翼旋转和/或拍动；两个腿部机构对称安装于驱动装置的底部两侧，均设置有带鸭蹼状脚掌的金属弹簧腿；尾翼安装于驱动装置的顶部后侧；驱动装置以及控制装置均安装于气囊壳体内；腿部机构和机翼均安装于气囊壳体外部。上述微型飞行器具备空中飞行、地面跑动、水中游动的三栖运动能力。动的三栖运动能力。动的三栖运动能力。


技术研发人员：王正杰 徐白 吴炎烜 郭士均 岳浩然 陈尊灿
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2023.04.06
技术公布日：2023/5/30