本發(fā)明涉及飛行器領域，更具體地說，它涉及一種仿生蜻蜓撲翼及旋動機構。

背景技術：

近年來，隨著對昆蟲飛行機理的深入了解和不斷完善空的氣動力學，以及相關的微電子機械技術、性能優(yōu)異的新型材料、微電子控制系統(tǒng)技術、仿生學、空氣動力學、動力及能源系統(tǒng)、導航系統(tǒng)等快速發(fā)展。與仿生蜻蜓撲翼相關的技術已經成為一個前沿科技的研究課題，尤其是在軍事領域和民用領域均具有潛在的應用前景。

對仿生蜻蜓撲翼的探究具有十分重要的意義以及它所潛在的應用價值：

1、撲翼飛行器是一個多學科、多領域的研究，涉及空氣動力學的科學和技術、仿生學技術、結構力學和MEMS技術，以及微控制器、微傳感器、微執(zhí)行器等的研究。通過對這些問題的研究不僅有利于撲翼飛行器的研究，還能積極推動相關技術領域的發(fā)展。

2、撲翼飛行器是一種全新理念研究的飛行器，其涉及的技術早已超越傳統(tǒng)飛行器設計的研究領域。需要研究與之相關的空氣動力學與非線性動力學它們之間內在的關聯以及對仿生機構如何設計的研究；還有如何對仿生撲翼運動控制的研究，都具有一定的前瞻性、先導性和通用性。

仿生蜻蜓撲翼飛行器是一種對昆蟲飛行原理模仿的飛行器，與傳統(tǒng)飛行器相比具有以下幾個明顯的優(yōu)點：

1、具有優(yōu)異的飛行機動性和可控的空中懸停能力，例如可以在原地進行起飛降落在空中懸停換向；

2、仿生蜻蜓撲翼機構設置舉升、懸停和推進三大功能，撲翼系統(tǒng)的變化可以靈活調整飛行運動參數，從而使整體結構精簡有利于能源的高效利用可實現長距離的飛行；

3、仿生蜻蜓撲翼飛行器具有重量輕、體積小，尺寸適中攜帶方便和飛行隱蔽性好及可操作性強等優(yōu)點。

4、撲翼能產生高效率的推力。根據對撲翼的研究，發(fā)現撲翼機構能產生85.5％高效率的推力。與傳統(tǒng)推進系統(tǒng)的推進效率相比要高得多，能量轉化效果好。

目前仍存在許多的問題制約了撲翼飛行器的深入發(fā)展，若能攻克潛在的這些問題，那么撲翼飛行器將在微型化、集成化將會取得實質性的進展；目前所面臨解決的問題有以下幾個技術難點：

1、如何設計出新型，結構簡單，傳動高效的撲翼結構問題。

2、如何實現翅膀的旋動問題。

3、如何實現頭部搖擺機構的上下左右運動功能問題。

4、如何實現尾部變向、平衡搖擺機構的上下左右運動功能問題。

5、如何實現腿部支撐伸縮機構的運動功能問題。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是針對現有技術的上述不足，本發(fā)明提供了一種結構新穎、結構簡單、傳動高效、實現翅膀旋動的仿生蜻蜓撲翼及旋動機構。

為實現上述目的，本發(fā)明提供了一種仿生蜻蜓撲翼及旋動機構，包括對稱設置的中空的機架，所述機架的側面上設有至少兩組呈對稱布置并且可旋轉的轉動塊，所述轉動塊的外側鉸接有可擺動的蜻蜓翅膀，所述轉動塊上可旋轉的穿插有可伸入所述機架內腔的并且外端傾斜的彎曲軸，所述蜻蜓翅膀的根部設有鉸接在所述轉動塊的外端面上并且與所述彎曲軸的傾斜端相卡合而聯動的搖擺副，在所述機架的內腔設有帶動所述彎曲軸旋轉的驅動機構；在所述機架的側面上設有分別驅動各所述轉動塊旋轉的旋動機構。

進一步的，所述的搖擺副上設有與所述彎曲軸的傾斜端可旋轉的插入的卡合結構。

更進一步的，所述搖擺副上設有與所述彎曲軸錯開的缺口，所述的卡合結構為在所述缺口內橫向設有的兩上下平行布置的卡條，兩所述卡條之間的橫槽與所述彎曲軸的傾斜端相適應。

作為進一步的改進，所述的驅動機構包括在所述機架的內腔設有的兩平行布置并且與所述彎曲軸連接的傳動軸，兩所述傳動軸之間設有驅動軸，所述驅動軸與兩所述傳動軸之間均設有齒輪副，在所述驅動軸上方設有動力裝置。

更進一步的，所述的動力裝置包括在所述機架上設有的布置在所述驅動軸上方的吊架，所述的吊架上設有驅動電機，所述驅動電機的輸出端設有與所述驅動軸齒輪連接的主動齒輪。

更進一步的，所述的齒輪副包括在兩所述傳動軸的兩端分別設有的從動齒輪和在所述驅動軸的兩端設有的與兩所述從動齒輪相嚙合的驅動齒輪。

作為更進一步的改進，所述的旋動機構包括在每個所述轉動塊的內側設有的旋動齒輪，所述機架的側面上設有與所述旋動齒輪齒輪連接的旋動電機，所述旋動齒輪上設有可插接在所述轉動塊上的連接銷。

更進一步的，所述機架的側面上凸出設有與每個所述的轉動塊對應的圓筒。

有益效果

與現有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：結構簡單，傳動高效，驅動力的傳遞簡單，傳動高效，直接將旋轉運動轉化為上下來回運動，中間轉化部件少，能量的損耗低，提高力傳遞效率，滿足蜻蜓飛行的情況下，大大降低了驅動機構的要求，制造成本低，具有明顯的優(yōu)勢；旋動機構在一定范圍內的嚙合傳動徹底改變傳統(tǒng)撲翼結構只能做上下撲動這單一運動，更加符合蜻蜓真實的飛行動作，真正做到對蜻蜓的仿生，有助于蜻蜓飛行的穩(wěn)定性；驅動結構機構、翅膀撲翼機構、和翅膀旋動機構可模塊式安裝在機架上，模塊化設計便于檢測維修、改裝，減低制造成本和全壽期成本，為后續(xù)新技術應用及更新換代預留發(fā)展空間。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的蜻蜓撲翼及旋動機構的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明中生蜻蜓撲翼機構的結構放大示意圖；

圖3是本發(fā)明中旋動機構的結構放大示意圖；

圖4是本發(fā)明中驅動機構的結構放大示意圖。

圖中：1、機架；2、傳動軸；3、轉動塊；4、彎曲軸；5、蜻蜓翅膀；6、搖擺副；61、缺口；62、卡條；7、連接銷；8、圓筒；9、驅動軸；10、從動齒輪；11、吊架；12、驅動電機；13、主動齒輪；14、旋動齒輪；15、旋動電機；16、驅動齒輪。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本發(fā)明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。

本發(fā)明的實施例是這樣的：如圖1-4所示，一種仿生蜻蜓撲翼及旋動機構，包括對稱設置的中空的機架1，機架1的側面上設有至少兩組呈對稱布置并且可旋轉的轉動塊3，轉動塊3的外側鉸接有可擺動的蜻蜓翅膀5，轉動塊3上可旋轉的穿插有可伸入機架1內腔的并且外端傾斜的彎曲軸4，蜻蜓翅膀5的根部設有鉸接在轉動塊3的外端面上并且與彎曲軸4的傾斜端相卡合而聯動的搖擺副6，在機架1的內腔設有帶動彎曲軸4旋轉的驅動機構，通過驅動機構驅動彎曲軸4旋轉，彎曲軸4的傾斜端在旋轉過程中帶動搖擺副6來回運動，從而使蜻蜓翅膀5不停擺動，通過旋轉的彎曲軸4撥動蜻蜓翅膀5上下擺動，結構簡單，驅動力的傳遞簡單，傳動高效，直接將旋轉運動轉化為上下來回運動，中間轉化部件少，能量的損耗低，提高力傳遞效率，滿足蜻蜓飛行的情況下，大大降低了驅動機構的要求，制造成本低；轉動塊3、蜻蜓翅膀5、搖擺副6和彎曲軸4可構成一撲翼機構而模塊式地、可旋轉的安裝在機架1的兩側面上，安裝方便，便于組裝，避免組裝、運輸過程中零散零件遺漏、丟失等情況發(fā)生，可適用于流水線大批量組裝、生產，維修、拆卸容易；在機架1的側面上設有分別驅動各轉動塊3旋轉的旋動機構，旋動機構可根據需要驅動轉動塊3旋轉，使整個撲翼機構可以旋轉，使蜻蜓翅膀5在上下撲翼中還可以同時做一定角度的扭轉，滿足仿生蜻蜓的飛行要求。

在本實施例中，搖擺副6上設有與彎曲軸4的傾斜端可旋轉的插入的卡合結構，彎曲軸4的傾斜端在旋轉中始終與卡合結構接觸，從而帶動搖擺副6跟隨接觸點的位置變化而上下擺動；搖擺副6上設有與彎曲軸4錯開的缺口61，卡合結構為在缺口61內橫向設有的兩上下平行布置的卡條62，兩卡條62之間的橫槽與彎曲軸4的傾斜端相適應，彎曲軸4的傾斜端在旋轉中可循環(huán)的對上、下卡條62施加作用力，將彎曲軸4的旋轉運動轉化為卡條62上下直線運動，力傳遞高效，結構簡單、實用，雙卡條62設置的卡合結構加工制造方便，耐磨性好，工作穩(wěn)定。

在本實施例中，驅動機構包括在機架1的內腔設有的兩平行布置并且與彎曲軸4連接的傳動軸2，彎曲軸4插接在傳動軸2的端面上，兩傳動軸2之間設有驅動軸9，驅動軸9與兩傳動軸2之間均設有齒輪副，在驅動軸9上方設有動力裝置；動力裝置包括在機架1上設有的布置在驅動軸9上方的吊架11，吊架11上設有驅動電機12，驅動電機12的輸出端設有與驅動軸9齒輪連接的主動齒輪13，通過驅動電機12帶動驅動軸9旋轉，齒輪傳遞穩(wěn)定、高效，整個動力裝置設置在機架1的中間位置，保證機架1的重力平衡；齒輪副包括在兩傳動軸2的兩端分別設有的從動齒輪10和在驅動軸9的兩端設有的與兩從動齒輪10相嚙合的驅動齒輪16，通過在傳動軸2和驅動軸9兩端的齒輪連接，扭轉力可以高效傳遞到傳動軸2上，傳遞穩(wěn)定，齒輪傳動的驅動機構可緊湊的安裝在機架1內，結構簡單，傳遞轉換少，力傳遞高效。

在本實施例中，機架1的側面上凸出設有與每個轉動塊3對應的圓筒8，轉動塊3上的彎曲軸4可旋轉的插接在圓筒8內，彎曲軸4的外回旋面與圓筒8內壁相適應，保證彎曲軸4、轉動塊3穩(wěn)定旋轉，傳動軸2可從側面穿過圓筒8而安裝在機架1內，結構巧妙，便于安裝；旋動機構包括在每個轉動塊3的內側設有的旋動齒輪14，旋動齒輪14套接在圓筒8上，機架1的側面上設有與旋動齒輪14齒輪連接的旋動電機15，旋動電機15為微型電機，可進行正反轉，旋動齒輪14上設有可插接在轉動塊3上的連接銷7，連接銷7至少有3根，使轉動塊3穩(wěn)定安裝在機架1的側面上，在蜻蜓翅膀5上下撲翼過程中通過旋動電機15驅動蜻蜓翅膀5做適當的旋轉動作，大大提高了仿生蜻蜓的飛行能力。

實際工作中，首先，將驅動機構安裝在機架1內；然后，將彎曲軸4插裝在轉動塊3上，蜻蜓翅膀5的搖擺副鉸接在轉動塊3的一端，并使彎曲軸4的傾斜端卡合在兩卡條62之間，將旋動齒輪14通過連接銷7安裝在轉動塊3的另一端，組合成撲翼機構，接著將整個撲翼機構模塊式的安裝在機架1側面的圓筒8上；最后在將旋動電機15分別安裝在各圓筒8的一側，通過齒輪與旋動齒輪14嚙合。通過驅動機構驅動蜻蜓翅膀5上下搖擺的過程中，還可以根據力學需求通過旋動電機15使蜻蜓翅膀5做一定角度的旋轉，可大大提高仿生蜻蜓飛行穩(wěn)定性。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出對于本領域的技術人員來說，在不脫離本發(fā)明結構的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些都不會影響本發(fā)明實施的效果和專利的實用性。