可折叠式仿生扑翼飞行器

文档序号:1636659 发布日期:2020-01-17 浏览:15次 >En<

阅读说明:本技术 可折叠式仿生扑翼飞行器 (Foldable bionic flapping wing aircraft ) 是由 王玉金 何苗 金辉 周宝 胡睿 肖峰 于 2019-11-28 设计创作,主要内容包括:本发明公开了可折叠式仿生扑翼飞行器,包括机身和翼翅,还包括伸缩件,伸缩件的两侧对称设有收翼机构;收翼机构包括连杆,连杆的一端连接有传动杆,传动杆远离其连接连杆的一端固定连接有支撑柱,还包括导向柱,传动杆活动套设在导向柱上,支撑柱的上端开设有容纳腔室,容纳腔室内滑动连接有圆环,圆环的内壁上连接有转动轴,翼翅活动套设在转动轴上;还包括折翅机构,折翅机构包括输入杆、第一连接杆、输出杆和第二连接杆形成的四连杆机构,还包括十字杆件,十字杆件上端开设有滑动盲孔,滑动盲孔内滑动连接有调节杆。本方案能将翼翅有效的收拢在机身上,从而保护翼翅不受外部因素的磨损和破坏并提高储存空间利用率。(The invention discloses a foldable bionic flapping wing aircraft, which comprises an aircraft body, wing wings and a telescopic piece, wherein wing folding mechanisms are symmetrically arranged on two sides of the telescopic piece; the wing folding mechanism comprises a connecting rod, a transmission rod is connected to one end of the connecting rod, a support column is fixedly connected to one end, far away from the end, connected with the connecting rod, of the transmission rod, the guide column is movably sleeved with the transmission rod, a containing cavity is formed in the upper end of the support column, a circular ring is connected in the containing cavity in a sliding mode, a rotating shaft is connected to the inner wall of the circular ring, and a wing is movably sleeved on the rotating shaft; the wing folding mechanism comprises a four-bar linkage formed by an input rod, a first connecting rod, an output rod and a second connecting rod, and further comprises a cross rod piece, a sliding blind hole is formed in the upper end of the cross rod piece, and an adjusting rod is connected in the sliding blind hole in a sliding mode. The scheme can effectively furl the wing on the machine body, thereby protecting the wing from being abraded and damaged by external factors and improving the utilization rate of the storage space.)

可折叠式仿生扑翼飞行器

技术领域

本发明涉及微型飞行器技术领域,具体涉及一种可折叠式仿生扑翼飞行器。

背景技术

从上个世纪末开始,飞行器获得快速发展,特别是常见的固定翼飞行器和旋翼飞行器技术越来越成熟,并开始向民用化发展,从而引发近年来飞行器的使用热潮。与此同时,由于传统飞行器有太多的场景限制和功能缺陷,扑翼飞行器也开始快速发展。

扑翼是一种模仿鸟类和昆虫飞行,基于仿生学原理设计制造的新型飞行器类型的重要结构,该类飞行器若研制成功,那么与固定翼和旋翼飞行相比,它便具有独特的优点:如原地或小场地起飞,极好的飞行机动性和空中悬停性能以及飞行费用低廉,它将举升、悬停和推进功能集于一扑翼系统,可以用很小的能量进行长距离飞行,因此更适合在长时间无能源补充及远距离条件下执行任务。

仿生扑翼飞行器通常具有尺寸适中、便于携带、飞行灵活、隐蔽性好等特点,因此在民用和国防领域有十分重要而广泛的应用,并能完成许多其他飞行器所无法执行的任务。它可以进行生化探测与环境监测,进入生化禁区执行任务;可以对森林、草原和农田上的火灾、虫灾及空气污染等生态环境进行实时监测;可以进入人员不易进入地区,如地势险要战地,失火或出事故建筑物中等;特别在军事上,仿生扑翼飞行器可用于战场侦察、巡逻、突袭、信号干扰及进行城市作战等。

然而,传统扑翼飞行器相较于固定翼和旋翼飞行器在灵活性和机动性上已经有了很好的进步,但是仍旧无法接近真实生物的飞行姿态,传统的扑翼飞行器没有办法在空中调整翼翅,进行俯冲、侧飞等等飞行姿态,灵敏度有待提高;同时,扑翼飞行器主要包括机身和翼翅,如果把机身的方向看作是纵向空间,那么翼翅的方向就是横向空间,由于飞行的需要,翼翅在横向上占用的空间跨度较大,并且翼翅比较脆弱,当处于非工作飞行状态时,翼翅容易受到外部不可预测因素的磨损和损坏,同时在储存和运输过程中,储存空间的利用率低,翼翅也容易受到损坏。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足,本发明要解决的技术问题是:如何提供一种在飞行时能展开翼翅,而在非工作飞行状态时能将翼翅有效的收拢在机身上,从而减少非工作飞行状态时翼翅在横向空间上的跨度,进而保护翼翅不受外部因素的磨损和破坏并提高储存空间利用率的可折叠式仿生扑翼飞行器。

为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:

可折叠式仿生扑翼飞行器,包括机身和翼翅,还包括位于所述机身中部并沿机身纵向方向设置的伸缩件,所述伸缩件的固定端固定在所述机身上,所述伸缩件的伸缩端能够沿机身纵向方向伸长或缩短,所述伸缩件沿机身横向方向的两侧对称设有收翼机构;

所述收翼机构包括连杆,所述连杆的一端与所述伸缩件的伸缩端转动连接,所述连杆的另一端朝向机身外侧并转动连接有传动杆,在所述伸缩件的伸缩端处于收缩状态时,所述连杆与所述传动杆之间处于弯折连接状态,两个所述连杆沿所述伸缩件轴线方向对称布置,且所述连杆远离其连接伸缩件的一端朝向伸缩件的固定端方向斜向布置,所述传动杆远离其连接所述连杆的一端朝向机身内侧并固定连接有竖向设置的支撑柱,所述传动杆和所述支撑柱固定连接的对应位置设有导向柱,所述导向柱固定在所述机身上,所述传动杆活动套设在所述导向柱上,所述支撑柱的上端开设有贯穿所述支撑柱的横向圆筒状的容纳腔室,所述容纳腔室内滑动连接有圆环,所述圆环的内壁上垂直于圆环轴线的方向设有两个安装座,两个所述安装座之间连接有转动轴,所述翼翅朝向所述机身内侧的一端伸入所述圆环并活动套设在所述转动轴上;

所述伸缩件沿机身横向方向的两侧还对称设有折翅机构,所述折翅机构包括一个四连杆机构,所述四连杆机构包括依次转动连接的输入杆、第一连接杆、输出杆和第二连接杆,所述输入杆远离其连接所述第一连接杆的一端与所述第二连接杆远离其连接所述输出杆的一端转动连接,所述输出杆的中部与所述圆环固定连接,所述输入杆位于所述输出杆的下方,所述输入杆的中部与所述支撑柱转动连接,还包括十字杆件,所述十字杆件横向方向的两端转动连接在所述机身上,所述十字杆件竖向方向的上端开设有滑动盲孔,所述滑动盲孔内滑动连接有调节杆,所述调节杆的上端凸出于所述滑动盲孔并固定连接有安装底座,所述安装底座固定连接在所述输入杆远离所述伸缩件的一端。

在本方案中,机身纵向方向为飞行时机身行进的方向,机身横向方向为同一平面上与机身纵向方向垂直的方向,竖向方向为同时与机身纵向方向和机身横向方向垂直的方向,同时本方案中各结构的位置关系均为翼翅处于展开状态,且未进行扑翼操作时的位置关系。

本发明的工作原理是:本方案在非工作飞行状态需要将翼翅收拢在机身上时,伸缩件的伸缩端沿机身纵向方向伸长,由于两个连杆沿伸缩件轴线方向对称布置,且连杆远离其连接伸缩件的一端朝向伸缩件的固定端方向斜向布置,因此当伸缩件的伸缩端伸长时,伸缩件的伸缩端带动两侧的连杆向靠近伸缩件的固定端方向转动,此时与连杆连接的传动杆向靠近伸缩件的方向转动,传动杆转动再带动支撑柱绕导向柱转动,支撑柱转动的同时,一方面通过圆环带动输出杆转动,输出杆转动再通过四连杆机构带动输入杆转动,由于十字杆件是刚性件,故输入杆转动时将通过安装底座带动调节杆沿滑动盲孔向上移动并伸长,另一方面,支撑柱转动还将带动连接在圆环上的翼翅向靠近机身内侧的方向转动;当支撑柱转动到使得调节杆伸长到最大值时,支撑柱持续转动在传动杆的带动下转动,此时调节杆将通过安装底座带动输入杆的对应端向下倾斜,输入杆的一端向下倾斜将通过第一连接杆和第二连接杆的作用带动输出杆的对应端也向下倾斜,由于输出杆是与圆环固定连接,而翼翅是安装在圆环内壁安装座之间的转动轴上的,故输出杆的转动将进一步通过圆环带动翼翅的进一步转动,使得翼翅将整体呈现出倾斜状态,这样,伸缩件的持续伸长将最终通过支撑柱的转动和圆环的转动使得两侧的翼翅以倾斜的方式收拢在机身上,一方面翼翅旋转收拢在机身上可以减少翼翅占据的横向空间,另一方面,通过将翼翅进一步调整为倾斜状态进行收折,比直接水平收折的方式相比又可以进一步的减少翼翅占据的空间,故折翼机构和收翼机构的共同作用,可以使得翼翅占据的横向空间最小,达到最好的收折效果。

当需要飞行将两侧的翼翅展开时,伸缩件的伸缩端缩短,两侧的连杆向远离伸缩件的固定端方向转动,并带动对应侧的传动杆向远离伸缩件的方向转动,传动杆转动再带动支撑柱的转动,支撑柱转动一方面通过圆环带动四连杆机构转动,一方面带动翼翅向机身外侧方向转动,当圆环带动四连杆机构转动到一定位置时,支撑柱持续转动,输入杆将通过安装底座带动调节杆沿滑动盲孔向下移动并缩短,最后直到两侧的翼翅展开在机身的两侧,由此实现了将翼翅展开在机身两侧的目的,保证了飞行器的正常飞行。

本发明的有益效果在于:本方案利用伸缩件的伸长和缩短来使得折翼机构和收翼机构带动两侧的翼翅收拢或展开,当飞行器处于非飞行状态时,伸缩件伸长,利用收翼机构和折翼机构的共同作用,最终实现将两侧的翼翅以倾斜方式收拢在机身上的目的,当飞行器需要飞行时,伸缩件缩短,再利用收翼机构和折翼机构的反向运动来实现将翼翅展开在机身两侧并最终实现飞行的目的,因此,本方案的仿生扑翼飞行器在飞行时能展开翼翅,而在非工作飞行状态时能将翼翅有效的收拢在机身上,从而减少非工作飞行状态时翼翅在横向空间上的跨度,进而保护翼翅不受外部因素的磨损和破坏并提高储存空间利用率。

优选的,还包括扑翼机构,所述扑翼机构包括沿机身纵向方向设置的压电双晶片、以及沿机身横向方向对称分布在所述压电双晶片两侧的扑翼组件,所述压电双晶片的固定端固定在所述机身上,所述压电双晶片的自由端分别沿机身横向方向的两侧延伸形成连接部,所述连接部的延伸末端设有沿机身横向方向设置的扑翼杆件,所述扑翼组件包括沿机身纵向方向布置的连接夹片和与所述连接夹片固定连接并向上倾斜的转向杆,所述连接夹片的截面呈U型结构,所述扑翼杆件能够伸入或退出对应位置所述连接夹片的U型结构内并能够带动所述连接夹片竖向移动,所述转向杆远离其连接所述连接夹片的一端转动连接有转向块,所述转向块远离其连接所述转向杆的一端开设有转动盲孔,所述翼翅伸入所述圆环的一端还设有翼杆,所述翼杆远离其连接所述翼翅的一端伸入到所述转向块的转动盲孔内并与所述转向块转动连接。

压电双晶片在输入电压时,其自由端能根据施加的电压情况产生位置的变化。

这样,当需要进行扑翼操作时,扑翼杆件伸入到连接夹片的U型结构内,向压电双晶片施加电压,使得压电双晶片自由端两侧连接部处的扑翼杆件向上移动,扑翼杆件向上移动将通过连接夹片带动转向杆向上移动,转向杆向上移动再带动转向块向上移动,转向块向上移动再带动翼杆的对应端向上移动,翼杆向上移动在进一步带动对应位置的翼翅向上移动,由于翼翅是活套在转动轴上的,翼翅与翼杆连接的另一侧将绕转动轴向下转动;同理,若是向压电双晶片改变施加电压情况,使得压电双晶片自由端两侧连接部处的扑翼杆件向下移动,此时扑翼杆件通过连接夹片带动转向杆向下移动,转向杆向下移动再通过转向块带动翼杆向下移动,此时翼翅与翼杆连接的另一端将绕转动轴向上转动,如此往复,通过改变施加在压电双晶片上的电压情况,就可以方便的实现两侧翼翅的上下转动,完成扑翼动作。

同时,将连接夹片设计为U型结构,并使得扑翼杆件能够伸入或退出对应位置连接夹片的U型结构内,当在进行翼翅的收拢时,转向杆和连接夹片是能够随着翼翅一起旋转的,在连接夹片转动的时候,由于压电双晶片整体是固定在机身上的,故此时两侧的扑翼杆件相对于连接夹片的U型结构滑动并最终从U型结构的开口处退出连接夹片,由此使得扑翼杆件不会对收翼时连接夹片的转动产生干涉。

优选的,所述折翼机构还包括固定连接在所述十字杆件竖向方向上端的限位块,所述限位块上开设有限位孔,所述限位孔的直径与所述调节杆对应位置的直径相适应并小于所述滑动盲孔的直径,所述调节杆伸入所述滑动盲孔的一端设有限位凸块,所述限位凸块的直径与所述滑动盲孔的直径相适应,并大于所述调节杆伸入所述滑动盲孔部分的直径。

这样,通过设置限位块,当支撑柱带动通过四连杆机构带动调节杆沿滑动盲孔向上移动的过程时,当调节杆伸长到最大值时,此时调节杆上的限位凸块将与限位块相抵,避免了调节杆进一步伸长移出滑动盲孔,以此来对调节杆的长度调节进行限位;同时通过设置限位块,也方便了调节杆和十字杆件之间的连接配合。

优选的,所述连接夹片包括上连接夹片、下连接夹片和弧形连接夹片,所述弧形连接夹片的两端分别与所述上连接夹片和所述下连接夹片连接,所述上连接夹片、所述下连接夹片和所述弧形连接夹片共同形成一个沿机身纵向方式设置并且开口朝向所述压电双晶片的固定端的U型状的连接夹片,所述上连接夹片远离其连接所述弧形连接夹片的一端还斜向上设有上连接斜片,所述下连接夹片远离其连接所述连接夹片的一端还斜向下设有下连接斜片。

这样,通过在上连接夹片上设置斜向上的上连接斜片,下连接夹片上设置斜向下的下连接斜片,这样使得U型状的连接夹片开口处的宽度逐渐增大,由于在将翼翅收拢在机身上时,扑翼杆件需要退出连接夹片的U型结构内,而在正常飞行扑翼时,扑翼杆件需要重新伸入到连接夹片的U型结构内,因此,通过增大连接夹片开口处的宽度能够更方便的使得扑翼杆件伸入到连接夹片的U型结构内。

优选的,所述支撑柱朝向所述转向杆的一端还设有朝向所述转向杆方向的导向座,所述导向座上开设有竖向的导向孔,所述转向杆穿过所述导向孔并能够沿所述导向孔滑动。

这样,在进行扑翼时,扑翼杆件通过连接夹片带动对应端的转向杆上下移动,此时转向杆的移动被限定在导向孔的范围内,由此对转向杆的移动进行了限位,保证了转向杆始终按既定的线路运动。

优选的,所述传动杆与所述导向柱对应位置的竖向下端面开设有导向孔,所述导向柱滑动连接在所述导向孔处,所述传动杆与所述支撑柱连接位置的竖向上端面开设有连接凸起,所述支撑柱对应位置开设有连接凹槽,所述连接凸起伸入到所述连接凹槽内并通过连接螺钉进行固定连接。

这样,由此实现了支撑柱与传动杆之间的固定连接,以及传动杆与导向柱的活动连接。

优选的,所述转向块朝向所述翼翅的一端还设有转向限位圆块,所述转向限位圆块由两个限位半圆块组成,两个所述限位半圆块之间形成限位圆孔,所述限位圆孔的直径小于所述转动盲孔的直径,所述翼杆伸入所述转动盲孔部分的直径与所述转动盲孔的直径相适应,所述翼杆与所述限位圆孔对应位置的直径与所述限位圆孔的直径相适应。

这样,通过设置转向限位圆块,并将转向限位圆块设计为两个限位半圆块的结构方式,在将翼杆伸入到转动盲孔内后,再将两个限位半圆块固定连接在转向块上,由于限位圆孔的直径小于转动盲孔的直径即小于翼杆伸入转动盲孔部分的直径,由此使得翼杆伸入转动盲孔的部分不会从限位圆孔内滑出,使得翼杆在转动盲孔内能够转动同时又不会滑出。

优选的,所述支撑柱包括支座和顶盖,所述支座与所述顶盖之间形成横向圆筒状的容纳腔室,所述圆环滑动连接在所述容纳腔室内,所述支座和所述顶盖均与所述圆环的外表面相贴合,所述圆环的外表面开设有限位凹槽,所述支座和所述顶盖上与所述限位凹槽对应的位置分别设有与所述限位凹槽尺寸相适应的第一限位凸起和第二限位凸起,所述限位凹槽分别与所述第一限位凸起和所述第二限位凸起配合以实现圆环与所述支座和所述顶盖之间的位置限定,所述支座和所述顶盖之间固定连接。

这样,将支撑柱设计为支座和顶盖组合而成的方式,方便整个的安装和拆卸,同时将圆环安装在支座和顶盖形成的腔室内,并将支座和顶盖进行固定连接,由此实现了将圆弧滑动连接在支座和顶盖形成的容纳空间并使得支座和顶盖之间连接为一个整体的目的。

同时,在将支座、顶盖和圆环进行配合安装时,只需要将第一限位凸起和第二限位凸起分别对应安装在圆环的限位凹槽内即可,方便了支座、顶盖和圆环之间的定位安装。

优选的,所述伸缩件的伸缩端开设有竖向的第一销轴孔,所述伸缩件两侧的所述连杆竖向重叠设置在所述伸缩件的上端面,并通过所述第一销轴孔处的第一销轴实现所述伸缩件与所述连杆的转动连接,所述连杆包括第一连接部和第二连接部,所述第一连接部与所述传动杆转动连接,所述第二连接部与所述伸缩件转动连接,其中与所述伸缩件的上端面相抵的所述连杆的所述第二连接部的下端面与所述第一连接部的下端面齐平,另一个所述连杆的所述第二连接部的上端面与所述第一连接部的上端面齐平,所述第二连接部的竖向高度为所述第一连接部竖向高度的一半。

这样,由于伸缩件两侧的连杆是竖向重叠设置的,将连杆的第二连接部与伸缩件进行连接,其中与伸缩件的上端面相抵的连杆第二连接部的下端面与第一连接部的下端面齐平,另一个连杆第二连接部的上端面与第一连接部的上端面齐平,同时第二连接部的竖向高度为第一连接部竖向高度的一半,这样,与伸缩件配合处的两个第二连接部的高度正好为一个第一连接部的高度,由此使得两侧的连杆的第一连接部处于同样的水平高度,进而使得两侧的收翼机构和折翼机构始终处于同样的水平高度,避免了两侧的翼翅水平高度不一样对飞行带来的影响。

优选的,所述伸缩件为电致伸缩器。

这样,电致伸缩器存在着自发形成的分子集团即所谓电畴,有外加电场作用时,这种电畴就会发生转动,使其极化方向尽量转到与外电场方向一致,因此这种材料沿外电场方向的长度会发生变化。通过电场的带动,电致伸缩器在沿机身纵向方向来回运动,进而通过连接杆驱动四连杆机构的运动,并最终实现将翼展收拢在机身上或展开的目的,同时采用电致伸缩器只需要改变外电场作用方向就能方便实现电致伸缩器的伸长或缩短,使用方便,控制简单。

附图说明

图1为本发明

具体实施方式

中其中一个视角的结构示意图;

图2为图1中A处的放大示意图;

图3为本发明具体实施方式中另外一个视角的结构示意图;

图4为图3中B处的放大示意图;

图5为本发明具体实施方式中另外一个视角的结构示意图;

图6为图5中C处的放大示意图;

图7为本发明具体实施方式中翼杆、转向限位圆块和转向块连接处的***示意图;

图8为本发明具体实施方式中调节杆、限位块和十字杆件连接处的***示意图;

图9为本发明具体实施方式中顶盖、支座、圆环和输出杆连接处的***示意图;

图10为本发明具体实施方式中连接夹片的结构示意图。

附图标记说明:机身1、翼翅2、伸缩件3、连杆4、第一连接部41、第二连接部42、压电双晶片5、传动杆6、支撑柱7、顶盖71、支座72、输入杆8、第一连接杆9、输出杆10、第二连接杆11、转向杆12、导向座13、连接夹片14、上连接夹片141、下连接夹片142、弧形连接夹片143、上连接斜片144、下连接斜片145、连接部51、安装底座15、十字杆件16、转向块17、翼杆18、安装座19、转动轴20、转向限位圆块21、调节杆22、限位凸块221、限位块23、圆环24、扑翼杆件25。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如附图1到附图9所示,可折叠式仿生扑翼飞行器,包括机身1和翼翅2,还包括位于机身1中部并沿机身纵向方向设置的伸缩件3,伸缩件3的固定端固定在机身1上,伸缩件3的伸缩端能够沿机身纵向方向伸长或缩短,伸缩件3沿机身横向方向的两侧对称设有收翼机构;

收翼机构包括连杆4,连杆4的一端与伸缩件3的伸缩端转动连接,连杆4的另一端朝向机身1外侧并转动连接有传动杆6,在伸缩件3的伸缩端处于收缩状态时,连杆4与传动杆6之间处于弯折连接状态,两个连杆4沿伸缩件3轴线方向对称布置,且连杆4远离其连接伸缩件3的一端朝向伸缩件3的固定端方向斜向布置,传动杆6远离其连接连杆4的一端朝向机身1内侧并固定连接有竖向设置的支撑柱7,传动杆6和支撑柱7固定连接的对应位置设有导向柱,导向柱固定在机身1上,传动杆6活动套设在导向柱上,支撑柱7的上端开设有贯穿支撑柱7的横向圆筒状的容纳腔室,容纳腔室内滑动连接有圆环24,圆环24的内壁上垂直于圆环24轴线的方向设有两个安装座19,两个安装座19之间连接有转动轴20,翼翅2朝向机身1内侧的一端伸入圆环24并活动套设在转动轴20上;

伸缩件3沿机身横向方向的两侧还对称设有折翅机构,折翅机构包括一个四连杆机构,四连杆机构包括依次转动连接的输入杆8、第一连接杆9、输出杆10和第二连接杆11,输入杆8远离其连接第一连接杆9的一端与第二连接杆11远离其连接输出杆10的一端转动连接,输出杆10的中部与圆环24固定连接,输入杆8位于输出杆10的下方,输入杆8的中部与支撑柱7转动连接,还包括十字杆件16,十字杆件16横向方向的两端转动连接在机身1上,十字杆件16竖向方向的上端开设有滑动盲孔,滑动盲孔内滑动连接有调节杆22,调节杆22的上端凸出于滑动盲孔并固定连接有安装底座15,安装底座15固定连接在输入杆8远离伸缩件3的一端。

在本方案中,机身纵向方向为飞行时机身1行进的方向,机身横向方向为同一平面上与机身纵向方向垂直的方向,竖向方向为同时与机身纵向方向和机身横向方向垂直的方向,同时本方案中各结构的位置关系均为翼翅处于展开状态,且未进行扑翼操作时的位置关系。

本发明的工作原理是:本方案在非工作飞行状态需要将翼翅2收拢在机身1上时,伸缩件3的伸缩端沿机身纵向方向伸长,由于两个连杆4沿伸缩件3轴线方向对称布置,且连杆4远离其连接伸缩件3的一端朝向伸缩件3的固定端方向斜向布置,因此当伸缩件3的伸缩端伸长时,伸缩件3的伸缩端带动两侧的连杆4向靠近伸缩件3的固定端方向转动,此时与连杆4连接的传动杆6向靠近伸缩件3的方向转动,传动杆6转动再带动支撑柱7绕导向柱转动,支撑柱7转动的同时,一方面通过圆环24带动输出杆10转动,输出杆10转动再通过四连杆机构带动输入杆8转动,由于十字杆件16是刚性件,故输入杆8转动时将通过安装底座15带动调节杆22沿滑动盲孔向上移动并伸长,另一方面,支撑柱7转动还将带动连接在圆环24上的翼翅2向靠近机身1内侧的方向转动;当支撑柱7转动到使得调节杆22伸长到最大值时,支撑柱7持续转动在传动杆6的带动下转动,此时调节杆22将通过安装底座15带动输入杆8的对应端向下倾斜,输入杆8的一端向下倾斜将通过第一连接杆9和第二连接杆11的作用带动输出杆10的对应端也向下倾斜,由于输出杆10是与圆环24固定连接,而翼翅2是安装在圆环24内壁安装座19之间的转动轴20上的,故输出杆10的转动将进一步通过圆环24带动翼翅2的进一步转动,使得翼翅2将整体呈现出倾斜状态,这样,伸缩件3的持续伸长将最终通过支撑柱7的转动和圆环24的转动使得两侧的翼翅2以倾斜的方式收拢在机身1上,一方面翼翅2旋转收拢在机身1上可以减少翼翅2占据的横向空间,另一方面,通过将翼翅2进一步调整为倾斜状态进行收折,比直接水平收折的方式相比又可以进一步的减少翼翅2占据的空间,故折翼机构和收翼机构的共同作用,可以使得翼翅2占据的横向空间最小,达到最好的收折效果。

当需要飞行将两侧的翼翅2展开时,伸缩件3的伸缩端缩短,两侧的连杆4向远离伸缩件3的固定端方向转动,并带动对应侧的传动杆6向远离伸缩件3的方向转动,传动杆6转动再带动支撑柱7的转动,支撑柱7转动一方面通过圆环24带动四连杆机构转动,一方面带动翼翅2向机身1外侧方向转动,当圆环24带动四连杆机构转动到一定位置时,支撑柱7持续转动,输入杆8将通过安装底座15带动调节杆22沿滑动盲孔向下移动并缩短,最后直到两侧的翼翅2展开在机身1的两侧,由此实现了将翼翅2展开在机身1两侧的目的,保证了飞行器的正常飞行。

本发明的有益效果在于:本方案利用伸缩件3的伸长和缩短来使得折翼机构和收翼机构带动两侧的翼翅2收拢或展开,当飞行器处于非飞行状态时,伸缩件3伸长,利用收翼机构和折翼机构的共同作用,最终实现将两侧的翼翅2以倾斜方式收拢在机身1上的目的,当飞行器需要飞行时,伸缩件3缩短,再利用收翼机构和折翼机构的反向运动来实现将翼翅2展开在机身1两侧并最终实现飞行的目的,因此,本方案的仿生扑翼飞行器在飞行时能展开翼翅2,而在非工作飞行状态时能将翼翅2有效的收拢在机身1上,从而减少非工作飞行状态时翼翅2在横向空间上的跨度,进而保护翼翅2不受外部因素的磨损和破坏并提高储存空间利用率。

在本实施例中,还包括扑翼机构,扑翼机构包括沿机身1纵向方向设置的压电双晶片5、以及沿机身1横向方向对称分布在压电双晶片5两侧的扑翼组件,压电双晶片5的固定端固定在机身1上,压电双晶片5的自由端分别沿机身1横向方向的两侧延伸形成连接部51,连接部51的延伸末端设有沿机身1横向方向设置的扑翼杆件25,扑翼组件包括沿机身纵向方向布置的连接夹片14和与连接夹片14固定连接并向上倾斜的转向杆12,连接夹片14的截面呈U型结构,扑翼杆件25能够伸入或退出对应位置连接夹片14的U型结构内并能够带动连接夹片14竖向移动,转向杆12远离其连接连接夹片14的一端转动连接有转向块17,转向块17远离其连接转向杆12的一端开设有转动盲孔,翼翅2伸入圆环24的一端还设有翼杆18,翼杆18远离其连接翼翅2的一端伸入到转向块17的转动盲孔内并与转向块17转动连接。

压电双晶片5在输入电压时,其自由端能根据施加的电压情况产生位置的变化。

这样,当需要进行扑翼操作时,扑翼杆件25伸入到连接夹片14的U型结构内,向压电双晶片5施加电压,使得压电双晶片5自由端两侧连接部51处的扑翼杆件25向上移动,扑翼杆件25向上移动将通过连接夹片14带动转向杆12向上移动,转向杆12向上移动再带动转向块17向上移动,转向块17向上移动再带动翼杆18的对应端向上移动,翼杆18向上移动在进一步带动对应位置的翼翅2向上移动,由于翼翅2是活套在转动轴20上的,翼翅2与翼杆18连接的另一侧将绕转动轴20向下转动;同理,若是向压电双晶片5改变施加电压情况,使得压电双晶片5自由端两侧连接部51处的扑翼杆件25向下移动,此时扑翼杆件25通过连接夹片14带动转向杆12向下移动,转向杆12向下移动再通过转向块17带动翼杆18向下移动,此时翼翅2与翼杆18连接的另一端将绕转动轴20向上转动,如此往复,通过改变施加在压电双晶片5上的电压情况,就可以方便的实现两侧翼翅2的上下转动,完成扑翼动作。

同时,将连接夹片14设计为U型结构,并使得扑翼杆件25能够伸入或退出对应位置连接夹片14的U型结构内,当在进行翼翅2的收拢时,转向杆12和连接夹片14是能够随着翼翅2一起旋转的,在连接夹片14转动的时候,由于压电双晶片5整体是固定在机身1上的,故此时两侧的扑翼杆件25相对于连接夹片14的U型结构滑动并最终从U型结构的开口处退出连接夹片14,由此使得扑翼杆件25不会对收翼时连接夹片14的转动产生干涉。

在本实施例中,折翼机构还包括固定连接在十字杆件16竖向方向上端的限位块23,限位块23上开设有限位孔,限位孔的直径与调节杆22对应位置的直径相适应并小于滑动盲孔的直径,调节杆22伸入滑动盲孔的一端设有限位凸块221,限位凸块221的直径与滑动盲孔的直径相适应,并大于调节杆22伸入滑动盲孔部分的直径。

这样,通过设置限位块23,当支撑柱7带动通过四连杆4机构带动调节杆22沿滑动盲孔向上移动的过程时,当调节杆22伸长到最大值时,此时调节杆22上的限位凸块221将与限位块23相抵,避免了调节杆22进一步伸长移出滑动盲孔,以此来对调节杆22的长度调节进行限位;同时通过设置限位块23,也方便了调节杆22和十字杆件16之间的连接配合。

如附图10所示,在本实施例中,连接夹片14包括上连接夹片141、下连接夹片142和弧形连接夹片143,弧形连接夹片143的两端分别与上连接夹片141和下连接夹片142连接,上连接夹片141、下连接夹片142和弧形连接夹片143共同形成一个沿机身纵向方式设置并且开口朝向压电双晶片5的固定端的U型状的连接夹片14,上连接夹片141远离其连接弧形连接夹片143的一端还斜向上设有上连接斜片144,下连接夹片142远离其连接连接夹片14的一端还斜向下设有下连接斜片145。

这样,通过在上连接夹片141上设置斜向上的上连接斜片144,下连接夹片142上设置斜向下的下连接斜片145,这样使得U型状的连接夹片14开口处的宽度逐渐增大,由于在将翼翅2收拢在机身1上时,扑翼杆件25需要退出连接夹片14的U型结构内,而在正常飞行扑翼时,扑翼杆件25需要重新伸入到连接夹片14的U型结构内,因此,通过增大连接夹片14开口处的宽度能够更方便的使得扑翼杆件25伸入到连接夹片14的U型结构内。

在本实施例中,支撑柱7朝向转向杆12的一端还设有朝向转向杆12方向的导向座13,导向座13上开设有竖向的导向孔,转向杆12穿过导向孔并能够沿导向孔滑动。

这样,在进行扑翼时,扑翼杆件25通过连接夹片14带动对应端的转向杆12上下移动,此时转向杆12的移动被限定在导向孔的范围内,由此对转向杆12的移动进行了限位,保证了转向杆12始终按既定的线路运动。

在本实施例中,传动杆6与导向柱对应位置的竖向下端面开设有导向孔,导向柱滑动连接在导向孔处,传动杆6与支撑柱7连接位置的竖向上端面开设有连接凸起,支撑柱7对应位置开设有连接凹槽,连接凸起伸入到连接凹槽内并通过连接螺钉进行固定连接。

这样,由此实现了支撑柱7与传动杆6之间的固定连接,以及传动杆6与导向柱的活动连接。

在本实施例中,转向块17朝向翼翅2的一端还设有转向限位圆块21,转向限位圆块21由两个限位半圆块组成,两个限位半圆块之间形成限位圆孔,限位圆孔的直径小于转动盲孔的直径,翼杆18伸入转动盲孔部分的直径与转动盲孔的直径相适应,翼杆18与限位圆孔对应位置的直径与限位圆孔的直径相适应。

这样,通过设置转向限位圆块21,并将转向限位圆块21设计为两个限位半圆块的结构方式,在将翼杆18伸入到转动盲孔内后,再将两个限位半圆块固定连接在转向块17上,由于限位圆孔的直径小于转动盲孔的直径即小于翼杆18伸入转动盲孔部分的直径,由此使得翼杆18伸入转动盲孔的部分不会从限位圆孔内滑出,使得翼杆18在转动盲孔内能够转动同时又不会滑出。

在本实施例中,支撑柱7包括支座72和顶盖71,支座72与顶盖71之间形成横向圆筒状的容纳腔室,圆环24滑动连接在容纳腔室内,支座72和顶盖71均与圆环24的外表面相贴合,圆环24的外表面开设有限位凹槽,支座72和顶盖71上与限位凹槽对应的位置分别设有与限位凹槽尺寸相适应的第一限位凸起和第二限位凸起,限位凹槽分别与第一限位凸起和第二限位凸起配合以实现圆环24与支座72和顶盖71之间的位置限定,支座72和顶盖71之间固定连接。

这样,将支撑柱7设计为支座72和顶盖71组合而成的方式,方便整个的安装和拆卸,同时将圆环24安装在支座72和顶盖71形成的腔室内,并将支座72和顶盖71进行固定连接,由此实现了将圆弧滑动连接在支座72和顶盖71形成的容纳空间并使得支座72和顶盖71之间连接为一个整体的目的。

同时,在将支座72、顶盖71和圆环24进行配合安装时,只需要将第一限位凸起和第二限位凸起分别对应安装在圆环24的限位凹槽内即可,方便了支座72、顶盖71和圆环24之间的定位安装。

在本实施例中,伸缩件3的伸缩端开设有竖向的第一销轴孔,伸缩件3两侧的连杆4竖向重叠设置在伸缩件3的上端面,并通过第一销轴孔处的第一销轴实现伸缩件3与连杆4的转动连接,连杆4包括第一连接部41和第二连接部42,第一连接部41与传动杆6转动连接,第二连接部42与伸缩件3转动连接,其中与伸缩件3的上端面相抵的连杆4的第二连接部42的下端面与第一连接部41的下端面齐平,另一个连杆4的第二连接部42的上端面与第一连接部41的上端面齐平,第二连接部42的竖向高度为第一连接部41竖向高度的一半。

这样,由于伸缩件3两侧的连杆4是竖向重叠设置的,将连杆4的第二连接部42与伸缩件3进行连接,其中与伸缩件3的上端面相抵的连杆4第二连接部42的下端面与第一连接部41的下端面齐平,另一个连杆4第二连接部42的上端面与第一连接部41的上端面齐平,同时第二连接部42的竖向高度为第一连接部41竖向高度的一半,这样,与伸缩件3配合处的两个第二连接部42的高度正好为一个第一连接部41的高度,由此使得两侧的连杆4的第一连接部41处于同样的水平高度,进而使得两侧的收翼机构和折翼机构始终处于同样的水平高度,避免了两侧的翼翅2水平高度不一样对飞行带来的影响。

在本实施例中,伸缩件3为电致伸缩器。

这样,电致伸缩器存在着自发形成的分子集团即所谓电畴,有外加电场作用时,这种电畴就会发生转动,使其极化方向尽量转到与外电场方向一致,因此这种材料沿外电场方向的长度会发生变化。通过电场的带动,电致伸缩器在沿机身纵向方向来回运动,进而通过连接杆驱动四连杆机构的运动,并最终实现将翼展收拢在机身上或展开的目的,同时采用电致伸缩器只需要改变外电场作用方向就能方便实现电致伸缩器的伸长或缩短,使用方便,控制简单。

最后需要说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案,本领域的普通技术人员应当理解,那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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