仿昆虫四翼扑动机构

1.本实用新型涉及扑翼飞行器技术领域，尤其涉及一种仿昆虫四翼扑动机构。


背景技术：

2.扑翼飞行器是基于鸟类、昆虫和蝙蝠等生物的飞行原理，采用扑动机翼方式产生升力，从而获得飞行能力的一种新型飞行器。
3.与鸟类和蝙蝠相比，大多数昆虫具有更高的扑动频率和更大的扑动幅度，其扑动平面近乎水平，在几乎整个扑动过程中产生升力。在狭小空间中，昆虫往往表现出良好的悬停飞行能力和灵活避障能力。
4.昆虫产生高升力机制主要有拍合效应机制、翻转效应机制、尾迹捕获机制和延迟失速机制。
5.仿昆虫扑翼飞行器具有体积小、重量轻、隐蔽性强、可悬停飞行、便于携带等优点，在军事领域可用于战场侦查和信号传递，在民用领域可用于复杂地形探测和小空间搜救。
6.现阶段的扑翼飞行器普遍面临飞行时间和有效负载不足等问题，严重限制其在军事和民用领域的应用。


技术实现要素：

7.本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种仿昆虫四翼扑动机构，以解决扑翼飞行器的飞行时间和有效负载不足。
8.为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种仿昆虫四翼扑动机构，包括机架、两对机翼、电机、两组减速齿轮组，所述机翼的一端均对应设于机架上，所述电机安装于机架上，电机通过两组减速齿轮组分别驱动两对机翼往复扑翼运动。
9.进一步地，所述机翼包括翼根杆、轴承、输出齿轮、前缘杆、机翼薄膜，其中，翼根杆通过轴承设于机架上，翼根杆与轴承内圈固定连接，输出齿轮与轴承外圈固定连接，前缘杆一端连接输出齿轮，机翼薄膜装于前缘杆和翼根杆上。
10.进一步地，减速齿轮组包括齿条、电机轴齿轮、双层齿轮、末端齿轮、小型轴，其中，电机的输出轴与电机轴齿轮固定连接，电机安装于机架底部中央，电机轴齿轮与双层齿轮的大齿轮啮合，末端齿轮与双层齿轮的小齿轮啮合，末端齿轮上对应设有曲柄；中部圆杆装于机架上，齿条装于中部圆杆上，齿条两侧分别对应与一对机翼的输出齿轮啮合，齿条上设有滑槽；所述小型轴的一端固定在末端齿轮的曲柄上，小型轴的另一端与齿条的滑槽滑动配合，将电机的旋转运动转变为齿条沿中部圆杆的往复直线运动，进而驱动机翼做往复扑翼运动。
11.进一步地，所述每个机翼扑动幅度均为90
°
，在末端齿轮上的曲柄与中部圆杆共线时，两对机翼的前缘杆分别平行，分别产生一次拍合效应。
12.进一步地，四根翼根杆的安装位置组成一个正方形。
13.进一步地，机翼薄膜绕前缘杆和翼根杆的边缘卷成套筒状。
14.进一步地，中部圆杆两端均通过一连接件与机架固定连接。
15.进一步地，双层齿轮、末端齿轮各通过一与机架固定连接的轴钉装于机架上。
16.进一步地，齿条往复直线运动的位移等于对应的输出齿轮的分度圆半径处转过的弧长。
17.本实用新型的有益效果为：本实用新型结构简单且对称，容易加工制作，同时利用昆虫产生高升力机制——拍合效应，在一个扑动周期内产生四次拍合效应，能够提供更大的升力，能有效提高扑翼飞行器的飞行时间和有效负载。
附图说明
18.图1是本实用新型实施例的仿昆虫四翼扑动机构一个角度的立体结构图。
19.图2是本实用新型实施例的仿昆虫四翼扑动机构的俯视图。
20.图3是本实用新型实施例的仿昆虫四翼扑动机构另一个角度的立体结构图。
21.图4是本实用新型实施例的仿昆虫四翼扑动机构的部分结构一个角度的立体图。
22.图5是本实用新型实施例的仿昆虫四翼扑动机构的部分结构另一个角度的立体图。
23.附图标号说明
24.机翼薄膜1，前缘杆2，输出齿轮3，轴承4，中部圆杆5，连接件6，齿条7，机架8，翼根杆固定件9，翼根杆10，电机11，电机轴齿轮12，双层齿轮13，末端齿轮14，小型轴15，轴钉16。
具体实施方式
25.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结合，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
26.本实用新型实施例中若有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后
……
）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
27.另外，在本实用新型中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
28.请参照图1～图5，本实用新型实施例的仿昆虫四翼扑动机构包括一个电机11、两个齿条7、四个输出齿轮3、四个机翼薄膜1、机架8、四个翼根杆10、四个轴承4、四个轴钉16、两个小型轴15、一根中部圆杆5以及两组电机轴齿轮12、两组双层齿轮13、两组末端齿轮14。
29.电机11的输出轴与电机轴齿轮12固定连接，电机11安装在机架8底部中央。
30.电机轴齿轮12与双层齿轮13的大齿轮啮合，末端齿轮14与双层齿轮13的小齿轮啮合。
31.每个输出齿轮3均装有一个轴承4，轴承4用于降低扑翼运动的摩擦损耗，提升仿昆虫四翼扑动机构的飞行时间。翼根杆10与轴承4内圈固定连接，输出齿轮3与轴承4外圈固定连接。
32.中部圆杆5穿过两个齿条7上的圆孔，用于限制齿条运动。中部圆杆5两端均通过机架上的连接件6与机架8固定连接。
33.4个翼根杆通过一翼根杆固定件固定，翼根杆10从上至下穿过轴承4、输出齿轮2、机架8、机翼薄膜1侧缘、翼根杆固定件9，并与轴承4内圈、机架8、翼根杆固定件9固定连接。四根翼根杆10的安装位置组成一个正方形。
34.四个轴钉16与机架8固定连接，四个轴钉16与对应的双层齿轮13和末端齿轮14的圆孔形成旋转副。
35.小型轴15的一端固定在末端齿轮14的曲柄上，小型轴15的另一端与齿条7的滑槽滑动配合。通过双层齿轮13和安装在末端齿轮14上的小型轴15，将电机12的旋转运动转变为齿条7沿中部圆杆5的往复直线运动。
36.机翼由前缘杆2、翼根杆10、机翼薄膜1组成，机翼薄膜1绕前缘杆2和翼根杆10的边缘卷成套筒形式，实现在扑动过程中机翼的自由旋转，以提供更大的升力。前缘杆2一端与输出齿轮3上的圆孔固定连接。
37.齿条7往复直线运动的位移等于对应的输出齿轮3的分度圆半径处转过的弧长。通过齿条7与输出齿轮3的啮合，将齿条7的往复直线运动转变为机翼的往复扑翼运动。
38.每个机翼扑动幅度均为90
°
，在末端齿轮14上的曲柄与中部圆杆5共线时，两对机翼的前缘杆2分别平行，分别产生一次拍合效应。在一个扑动周期内，末端齿轮14上的曲柄与中部圆杆5两次共线，即产生四次拍合效应。
39.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

技术特征：
1.一种仿昆虫四翼扑动机构，其特征在于，包括机架、两对机翼、电机、两组减速齿轮组，所述机翼的一端均对应设于机架上，所述电机安装于机架上，电机通过两组减速齿轮组分别驱动两对机翼往复扑翼运动。2.如权利要求1所述的仿昆虫四翼扑动机构，其特征在于，所述机翼包括翼根杆、轴承、输出齿轮、前缘杆、机翼薄膜，其中，翼根杆通过轴承设于机架上，翼根杆与轴承内圈固定连接，输出齿轮与轴承外圈固定连接，前缘杆一端连接输出齿轮，机翼薄膜装于前缘杆和翼根杆上。3.如权利要求2所述的仿昆虫四翼扑动机构，其特征在于，减速齿轮组包括齿条、电机轴齿轮、双层齿轮、末端齿轮、小型轴，其中，电机的输出轴与电机轴齿轮固定连接，电机安装于机架底部中央，电机轴齿轮与双层齿轮的大齿轮啮合，末端齿轮与双层齿轮的小齿轮啮合，末端齿轮上对应设有曲柄；中部圆杆装于机架上，齿条装于中部圆杆上，齿条两侧分别对应与一对机翼的输出齿轮啮合，齿条上设有滑槽；所述小型轴的一端固定在末端齿轮的曲柄上，小型轴的另一端与齿条的滑槽滑动配合，将电机的旋转运动转变为齿条沿中部圆杆的往复直线运动，进而驱动机翼做往复扑翼运动。4.如权利要求3所述的仿昆虫四翼扑动机构，其特征在于，所述机翼扑动幅度均为90
°
，在末端齿轮上的曲柄与中部圆杆共线时，两对机翼的前缘杆分别平行，分别产生一次拍合效应。5.如权利要求2所述的仿昆虫四翼扑动机构，其特征在于，四根翼根杆的安装位置组成一个正方形。6.如权利要求2所述的仿昆虫四翼扑动机构，其特征在于，机翼薄膜绕前缘杆和翼根杆的边缘卷成套筒状。7.如权利要求3所述的仿昆虫四翼扑动机构，其特征在于，中部圆杆两端均通过一连接件与机架固定连接。8.如权利要求3所述的仿昆虫四翼扑动机构，其特征在于，双层齿轮、末端齿轮各通过一与机架固定连接的轴钉装于机架上。9.如权利要求3所述的仿昆虫四翼扑动机构，其特征在于，齿条往复直线运动的位移等于对应的输出齿轮的分度圆半径处转过的弧长。

技术总结
本实用新型实施例公开了一种仿昆虫四翼扑动机构，包括机架、两对机翼、电机、两组减速齿轮组，所述机翼的一端均对应设于机架上，所述电机安装于机架上，电机通过两组减速齿轮组分别驱动两对机翼往复扑翼运动。本实用新型结构简单且对称，容易加工制作，同时利用昆虫产生高升力机制——拍合效应，在一个扑动周期内产生四次拍合效应，能够提供更大的升力，能有效提高扑翼飞行器的飞行时间和有效负载。效提高扑翼飞行器的飞行时间和有效负载。效提高扑翼飞行器的飞行时间和有效负载。


技术研发人员：谢鹏 熊敏文 黄亚龙
受保护的技术使用者：深圳技术大学
技术研发日：2022.11.10
技术公布日：2023/4/20