本實用新型屬于仿生撲翼機器人領域，具體地講是一種電磁吸合轉動式仿生撲翼裝置。

背景技術：

鳥類的撲翼在上下擺動過程中，通過控制羽毛張合進行排風或兜風。在撲翼上擺過程中，羽片會展開形成空隙，令撲翼上、下方的空氣流通進行排風，從而減小空氣阻力；在撲翼下擺過程中，羽毛會閉合，以便撲翼將下方的空氣兜住，增加撲翼的浮力。目前由于大部分撲翼沒有考慮其上下擺動過程中的排風或兜風，因此飛行阻力較大、工作效率較低。

技術實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提供了一種電磁吸合轉動式仿生撲翼裝置，采用電磁吸合的方式控制羽片的轉動，實現(xiàn)撲翼上、下擺動時的排風、兜風，提高仿生撲翼的工作效率，以利于實現(xiàn)仿生撲翼機器人高空、長距離的持續(xù)飛行。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：一種電磁吸合轉動式仿生撲翼裝置，包括具有對稱結構的支架，所述支架內側并排平鋪設有若干羽片，相鄰羽片之間、羽片與支架之間均可無間隙貼合，所述羽片可繞轉軸在支架內側轉動，所述轉軸設于支架的兩個相對側邊上。所述羽片可轉動設于支架上，每一羽片底部均設有一垂直連桿，所述垂直連桿的一端與相應的羽片可轉動固定連接，另一端均與一橫向連桿固定連接。所述橫向連桿的中底部固定一上電磁鐵；所述上電磁鐵的正下方設有下電磁鐵，下電磁鐵通過固定桿固定于支架上，所述下電磁鐵的大小大于上電磁鐵的大小。

進一步地，所述支架為U形支架，所述羽片為與U形支架相適應的向上隆起的弧形片。羽片弧形片的設置能夠減小撲翼的阻力，增大撲翼的浮力，從而有利于仿生撲翼機器人的飛行。

進一步地，為避免羽片轉動幅度過大，所述任意一個或多個羽片的上方配合設有上限位塊，所述上限位塊固定于支架上，且其底面與支架頂部表面為同一水平面。

進一步地，所述任意一個或多個羽片的下方配合設有下限位塊，下限位塊固定于支架上。

進一步地，所述任一羽片與垂直連桿連接的一側，位于與其相鄰的羽片設有轉軸的一側下方；或任一羽片的弧面與其相鄰羽片的弧面均在同一光滑弧面上。

進一步地，所述羽片上、下方均設有風壓傳感器，所述風壓傳感器固定于支架或羽片上。風壓傳感器能夠實時監(jiān)測撲翼上、下方的風壓變化，以判斷撲翼為向上擺動或向下擺動。

進一步地，為避免上電磁鐵、下電磁鐵相撞，所述上電磁鐵底面或下電磁鐵上表面設有采用橡膠或硅膠制成的緩沖墊。

本實用新型的工作原理及有益效果如下：本實用新型是采用排風、兜風原理設計的，通過上電磁鐵、下電磁鐵之間的作用力實現(xiàn)羽片轉動，打開或關閉排風口，實現(xiàn)撲翼上、下擺時排風、兜風。具體地講，撲翼向上擺動時，撲翼上方的空氣從排風口中排出，從而減小其上方的空氣阻力，撲翼向上擺動的過程包括三種狀態(tài)：第一種狀態(tài)為從最下端向上擺動時，羽片在上電磁鐵、下電磁鐵之間的吸力作用下向下轉動，打開排風口；第二種狀態(tài)為當撲翼即將擺動至最上端時，羽片在上電磁鐵、下電磁鐵之間的斥力作用下向上轉動，排風口被逐漸關閉；第三種狀態(tài)為當撲翼擺動至最上端時，羽片轉動至頂點，排風口被完全關閉。在撲翼向下擺動的過程中，上電磁鐵、下電磁鐵之間始終保持為斥力，排風口始終處于閉合狀態(tài)，撲翼能夠將其下方的空氣兜住增加所受的浮力，從而提升仿生撲翼的工作效率，有利于仿生撲翼機器人的上升。

本實用新型采用風壓傳感器監(jiān)測撲翼上、下方的風壓數(shù)據(jù)，以根據(jù)撲翼的狀態(tài)，打開或關閉排風口進行排風或兜風。本實用新型結構簡單、便于控制、重量較輕，特別適用于小型、微型仿生撲翼機器人。

附圖說明

圖1為本實用新型具體實施例一整體示意圖；

圖2為本實用新型具體實施例一側剖圖；

圖3為本實用新型具體實施例二正面示意圖；

圖4為本實用新型具體實施例二側剖圖;

圖5為本實用新型具體實施例二排風狀態(tài)側面圖

圖中所示：支架1、羽片2、垂直連桿3、下電磁鐵4、上電磁鐵5、固定桿6、上限位塊7、下限位塊8、緩沖墊9、風壓傳感器10、橫向連桿11、轉軸12、排風口13。

具體實施方式

實施例1

如圖1所示，本實施例主要由支架1、上電磁鐵5、下電磁鐵4和若干羽片2等零部件組成。支架1為U形支架，羽片2平鋪設于支架1內側，每一羽片2均為與支架1相適應的向上隆起的弧形片。每一羽片2均可繞轉軸12在支架1內側轉動，轉軸12設于支架1的兩個相對側邊上。每一羽片2的左側均轉動固定在支架1上，右側底部固定設有一垂直連桿3，所有垂直連桿3均與一橫向連桿11固定連接。左邊羽片2的右側邊位于與其相鄰的右邊羽片2的左側邊下方，以避免左邊羽片2過度向上轉動。

結合圖2所示，上電磁鐵5固定在橫向連桿11的中底部，下電磁鐵4位于上電磁鐵5正下方，下電磁鐵4的大小約為上電磁鐵5的2倍，下電磁鐵4通過兩根固定桿6固定在支架1底部。其中一根固定桿6上固定有下限位塊8，下限位塊8位于羽片2下方，且與羽片2存在一定距離。下電磁鐵4、上電磁鐵5之間的距離與通電后的磁力有關。上電磁鐵5的底面設有均勻分布的橡膠制成的緩沖墊9，以減緩下電磁鐵4、上電磁鐵5相吸時的運動沖擊。羽片2的上、下方各設有一個風壓傳感器10，風壓傳感器10固定在支架1中部的羽片表面上，用于對撲翼上、下方的風壓進行監(jiān)測。

本實施例采用風壓傳感器10監(jiān)測撲翼上、下方的風壓，據(jù)此判斷撲翼的上、下擺動狀態(tài)，通過控制上電磁鐵5與下電磁鐵4中電流的大小與方向，改變上電磁鐵5受力的大小與方向，從而使上電磁鐵5向上或向下運動，進而通過垂直連桿3、橫向連桿11帶動羽片2的轉動。

具體地講，撲翼從最低端到最高端的擺動過程中，存在三種狀態(tài)：第一種狀態(tài)為撲翼從最低端向上擺動時，上電磁鐵5、下電磁鐵4中電流的方向相反，上電磁鐵5、下電磁鐵4之間產生吸力，受橫向連桿11、垂直連桿3的拉動，羽片2向下轉動，從而打開排風口13；第二種狀態(tài)為撲翼即將擺動至最上端時，上電磁鐵5、下電磁鐵4中電流的方向變?yōu)橄嗤?，從而產生斥力，通過橫向連桿11、垂直連桿3推動羽片2向上轉動，排風口13被逐漸關閉；第三種狀態(tài)為撲翼擺動至最上端時，上電磁鐵5、下電磁鐵4中電流的方向仍然相同，此時羽片2轉動至頂端，排風口13被完全關閉。在撲翼上擺過程中，撲翼上方的空氣從排風口13中流出，減小了空氣阻力。

在撲翼向下擺動的整個過程中，上電磁鐵5、下電磁鐵4始終保持相反的電流方向，排風口13被關閉，撲翼將其下方的空氣兜住，增加撲翼的浮力，從而提高撲翼的工作效率。

實施例2

如圖3、圖4、圖5所示，本實施例與實施例1的不同之處在于：本實施例中，所有相鄰羽片2之間無重疊或交錯貼合；羽片2的上方配合設有上限位塊7，上限位塊7固定于支架1上，且其底面與支架1頂部表面保持齊平，以限制羽片2向上轉動的角度。本實施例中的下限位塊8同樣固定設于固定桿6的內側側邊上，與羽片2之間存在一定距離，用以限制羽片2向下轉動的角度。上限位塊7、下限位塊8保證羽片2始終在一個安全的角度范圍內轉動。

本實用新型采用風壓傳感器10監(jiān)測撲翼擺動狀態(tài)，通過上電磁鐵5、下電磁鐵4的吸力、斥力作用，使羽片2向下、向上轉動，開啟、關閉排風口13，從而實現(xiàn)撲翼上、下擺時的排風、兜風。本實用新型通過調節(jié)仿生撲翼擺動過程中的阻力和浮力，提高撲翼的工作效率，其結構簡單、輕巧，便于加工、安裝與控制，利于實現(xiàn)強風、大風等環(huán)境下仿生撲翼機器人的高空、長距離飛行，特別適用于微型、小型仿生撲翼機器人。