四拍合效应的四翼扑翼机构

1.本实用新型涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种四拍合效应的四翼扑翼机构。


背景技术：

2.扑翼飞行器是一种模仿鸟类、昆虫和蝙蝠等飞行生物的新型飞行器。与传统的固定翼、旋翼等飞行器相比，仿生扑翼飞行器具有重量轻、成本低、操作简单、隐蔽性好、噪音低、携带方便、功能多样等优点，已成为世界各国发展的对象。
3.在军事领域，扑翼飞行器可用于小空间搜救、情报传递、低空侦察和战场风险评估。在民用领域，扑翼飞行器可用于监测交通路况与自然灾害地区、搜寻事故发生地幸存者。
4.现阶段的扑翼飞行器普遍面临结构复杂、不易制作、飞行控制复杂、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：

5.本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种四拍合效应的四翼扑翼机构，以达到易于制作、飞行控制简单、具有较长飞行时间和较高有效负载的技术效果。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种四拍合效应的四翼扑翼机构，包括机架、扑翼机构、尾翼总成以及四个可绕机架转动的机翼，四个机翼分为上下两对，机翼上均对应设有带动机翼绕机架转动的前缘杆，扑翼机构由无刷电机、两组减速齿轮组、四根连杆组成，四根连杆分别铰接4个机翼上的前缘杆末端，无刷电机带动两组减速齿轮组，两组减速齿轮组通过连杆各驱动一对机翼；尾翼总成由十字型尾翼、电磁舵机、尾翼薄片组成，十字型尾翼装于机架尾部，电磁舵机装于十字型尾翼尾部，尾翼薄片装于电磁舵机。
7.进一步地，减速齿轮组包括电机轴齿轮、双层齿轮、减速齿轮和末端齿轮，电机轴齿轮与无刷电机的输出轴固定连接，双层齿轮的大齿轮与电机轴齿轮啮合，双层齿轮的小齿轮与减速齿轮啮合，减速齿轮与末端齿轮啮合，且减速齿轮与末端齿轮两个齿轮参数相同，减速齿轮和末端齿轮各驱动一连杆。
8.进一步地，机架包括顶部机架、底部机架、翼根连接件、尾翼杆以及四根翼根杆，机翼对应装于翼根杆上，翼根杆从上至下依次穿过顶部机架、前缘杆、底部机架、机翼、翼根连接件，翼根杆与顶部机架、底部机架和翼根杆连接件固定连接；尾翼杆的一端与翼根杆连接件固定连接，另一端连接十字型尾翼。
9.进一步地，机翼采用薄膜制成，机翼沿前缘杆和翼根杆的边缘采用套筒结构，实现在扑动过程中机翼的自由旋转。
10.进一步地，电磁舵机、尾翼薄片有3组，其中一组电磁舵机固定在十字型尾翼尾部的十字交叉点，另外2组电磁舵机分列在该组电磁舵机的两侧。
11.进一步地，十字型尾翼的四个边缘各设有一根支撑杆。
12.进一步地，还包括飞行控制器以及电池，电池、飞行控制器装于尾翼杆上。
13.本实用新型的有益效果为：本实用新型具有结构简单、易于制作、容易控制的特点，同时在一个扑动周期内有四次拍合效应，能够产生更大的升力，有利于提升四翼扑翼机构的悬停飞行性能和飞行时长；可通过协调三个电磁舵机的转动实现四翼扑翼机构的俯仰、偏航和滚转，从而实现各种飞行姿态。
附图说明
14.图1是本实用新型实施例的四拍合效应的四翼扑翼机构一个角度的立体结构图。
15.图2是本实用新型实施例的四拍合效应的四翼扑翼机构另一个角度的立体结构图。
16.图3是本实用新型实施例的扑翼机构一个角度的立体结构图。
17.图4是本实用新型实施例的扑翼机构另一个角度的立体结构图。
18.附图标号说明
19.顶部机架1，底部机架2，翼根连接件3，尾翼杆4，翼根杆5，电池6，飞行控制器7，机翼8，扑翼机构10，无刷电机11，电机轴齿轮12，双层齿轮13，,减速齿轮14，末端齿轮15，连杆16，前缘杆17，尾翼总成20，尾翼连接件22，十字型尾翼23，电磁舵机24，尾翼薄片25，支撑杆26。
具体实施方式
20.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。
21.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。
22.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。
23.请参照图1～图4，本实用新型实施例的四拍合效应的四翼扑翼机构包括扑翼机构、机翼、尾翼总成、电池和飞行控制器。扑翼机构由无刷电机、一个电机轴齿轮、两个双层齿轮、两个减速齿轮、两个末端齿轮、四根连杆、四根前缘杆组成。尾翼总成由三个电磁舵机、十字型尾翼、三个尾翼薄片、一根尾翼杆、四根支撑杆和尾翼连接件组成。本实用新型结构对称且简单，易于制作。
24.飞行控制器和电池安装在尾翼杆上。电池用于给飞行控制器和无刷电机供电。飞行控制器用于控制无刷电机的转速和三个电磁舵机的摇臂的转动。通过扑翼机构将无刷电机的旋转运动转变为四翼扑翼机构的四个机翼的扑翼运动，从而提供飞行所需的升力。通过协调三个电磁舵机的摇臂的转动实现四翼扑翼机构的俯仰、偏航和滚转，从而实现各种飞行姿态。
25.扑翼机构包含两套相同的减速齿轮组，其中一套减速齿轮组包括电机轴齿轮、双层齿轮、减速齿轮和末端齿轮。电机轴齿轮与无刷电机的输出轴固定连接。双层齿轮的大齿
轮与电机轴齿轮啮合，双层齿轮的小齿轮与减速齿轮啮合。减速齿轮与末端齿轮啮合，且两个齿轮参数完全一致。双层齿轮、减速齿轮、末端齿轮均可绕固定在底部机架上的轴钉的轴线自由旋转。
26.连杆的一端通过一旋转副与固定在减速齿轮上的轴钉连接，另一端通过一旋转副与固定在前缘杆一端的轴钉连接。前缘杆中部的圆形通孔通过一旋转副与翼根杆连接。
27.机架由顶部机架、底部机架、翼根连接件、尾翼杆以及四根翼根杆组成。四根翼根杆完全一致。翼根杆从上至下依次穿过顶部机架、前缘杆、底部机架、机翼、翼根连接件。翼根杆与顶部机架、底部机架和翼根杆连接件固定连接。
28.机翼采用薄膜制成，机翼膜沿前缘杆和翼根杆的边缘设计为套筒，实现在扑动过程中机翼的自由旋转，以提供更大的升力。
29.尾翼总成从上至下依次为尾翼杆、尾翼连接件、十字型尾翼、电磁舵机、尾翼薄片和支撑杆。尾翼杆的一端与翼根杆连接件固定连接，另一端与尾翼连接件固定连接。尾翼连接件一端与十字型尾翼固定连接。三个电磁舵机的底座与十字型尾翼的底端固定连接，其中1个电磁舵机固定在十字型尾翼底部的十字交叉点，另外两个分列在该电磁舵机的两侧。三个电磁舵机的摇臂分别与三个尾翼薄片固定连接。4个支撑杆分别固定在十字型尾翼的四个侧面，在本实用新型的四翼扑翼机构的起飞、降落时起支撑作用。
30.当减速齿轮上的曲柄与连杆共线时，本实用新型的前缘杆处于第一个极限位置，此时四个机翼产生两次拍合效应。减速齿轮转动180度，当减速齿轮上的曲柄与连杆再次共线，本实用新型的前缘杆处于第二个极限位置，此时四个机翼产生两次拍合效应。
31.本实用新型的一种四拍合效应的四翼扑翼机构的几种飞行方式控制方法如下：
32.悬停飞行：
33.飞行控制器发出控制信号给无刷电机，无刷电机转速大于四翼扑翼机构垂直起飞所需转速，可使扑翼运动的机翼产生大于四翼扑翼机构重量的升力，此时四翼扑翼机构垂直起飞，然后降低无刷电机的转速至升力等于四翼扑翼机构重量时的转速，此时四翼扑翼机构处于悬停飞行状态。
34.滚转控制：
35.飞行控制器输出控制信号至电磁舵机，两侧的电磁舵机的摇臂无输出角度，中间的电磁舵机的摇臂带动尾翼薄片向左（右）转动一定的角度，则四翼扑翼机构向左（右）做出滚转动作。
36.俯仰控制：
37.飞行控制器输出控制信号至电磁舵机，中间的电磁舵机的摇臂无输出角度，两侧的电磁舵机的摇臂分别带动尾翼薄片向前（后）转动相同的角度，则四翼扑翼机构前（后）做出俯仰动作。
38.偏航控制：
39.飞行控制器输出控制信号至电磁舵机，中间的电磁舵机的摇臂无输出角度，两侧的电磁舵机的摇臂分别带动尾翼薄片反方向转动相同的角度，则四翼扑翼机构绕尾翼杆的轴线做出偏航动作。
40.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：
1.一种四拍合效应的四翼扑翼机构，包括机架、扑翼机构、尾翼总成以及四个可绕机架转动的机翼，四个机翼分为上下两对，其特征在于，机翼上均对应设有带动机翼绕机架转动的前缘杆，扑翼机构由无刷电机、两组减速齿轮组、四根连杆组成，四根连杆分别铰接4个机翼上的前缘杆末端，无刷电机带动两组减速齿轮组，两组减速齿轮组通过连杆各驱动一对机翼；尾翼总成由十字型尾翼、电磁舵机、尾翼薄片组成，十字型尾翼装于机架尾部，电磁舵机装于十字型尾翼尾部，尾翼薄片装于电磁舵机。2.如权利要求1所述的四拍合效应的四翼扑翼机构，其特征在于，减速齿轮组包括电机轴齿轮、双层齿轮、减速齿轮和末端齿轮，电机轴齿轮与无刷电机的输出轴固定连接，双层齿轮的大齿轮与电机轴齿轮啮合，双层齿轮的小齿轮与减速齿轮啮合，减速齿轮与末端齿轮啮合，且减速齿轮与末端齿轮两个齿轮参数相同，减速齿轮和末端齿轮各驱动一连杆。3.如权利要求1所述的四拍合效应的四翼扑翼机构，其特征在于，机架包括顶部机架、底部机架、翼根连接件、尾翼杆以及四根翼根杆，机翼对应装于翼根杆上，翼根杆从上至下依次穿过顶部机架、前缘杆、底部机架、机翼、翼根连接件，翼根杆与顶部机架、底部机架和翼根杆连接件固定连接；尾翼杆的一端与翼根杆连接件固定连接，另一端连接十字型尾翼。4.如权利要求3所述的四拍合效应的四翼扑翼机构，其特征在于，机翼采用薄膜制成，机翼沿前缘杆和翼根杆的边缘采用套筒结构，实现在扑动过程中机翼的自由旋转。5.如权利要求1所述的四拍合效应的四翼扑翼机构，其特征在于，电磁舵机、尾翼薄片有3组，其中一组电磁舵机固定在十字型尾翼尾部的十字交叉点，另外2组电磁舵机分列在该组电磁舵机的两侧。6.如权利要求1所述的四拍合效应的四翼扑翼机构，其特征在于，十字型尾翼的四个边缘各设有一根支撑杆。7.如权利要求3所述的四拍合效应的四翼扑翼机构，其特征在于，还包括飞行控制器以及电池，电池、飞行控制器装于尾翼杆上。

技术总结
本实用新型公开了一种四拍合效应的四翼扑翼机构，包括机架、扑翼机构、尾翼总成以及四个机翼，机翼上均对应设有带动机翼绕机架转动的前缘杆，扑翼机构由无刷电机、两组减速齿轮组、四根连杆组成，四根连杆分别铰接4个机翼上的前缘杆末端，无刷电机带动两组减速齿轮组，两组减速齿轮组通过连杆各驱动一对机翼；尾翼总成由十字型尾翼、电磁舵机、尾翼薄片组成，十字型尾翼装于机架尾部，电磁舵机装于十字型尾翼尾部，尾翼薄片装于电磁舵机。本实用新型具有结构简单、易于制作、容易控制的特点，同时在一个扑动周期内有四次拍合效应，能够产生更大的升力，有利于提升四翼扑翼机构的悬停飞行性能和飞行时长。能和飞行时长。能和飞行时长。


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：2023/3/23