一種基于風(fēng)扇驅(qū)動的微撲翼飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種撲翼仿生飛行器，具體地說，涉及一種基于風(fēng)扇驅(qū)動的微撲翼飛行器，屬于撲翼仿生飛行器領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]微撲翼飛行器模仿生物飛行方式，利用翅翼拍打產(chǎn)生的非定常流場實現(xiàn)飛行。其翅翼拍動頻率非常高，微撲翼飛行器要實現(xiàn)同生物類似的高效飛行，它的驅(qū)動機構(gòu)非常重要。
[0003]美國加利福尼亞理工學(xué)院提出一種由微電機和精密機構(gòu)組成的微撲翼飛行器驅(qū)動機構(gòu)；英國劍橋大學(xué)與美國喬治亞理工學(xué)院合作研發(fā)的一種基于往復(fù)式化學(xué)肌肉的微撲翼飛行器驅(qū)動機構(gòu)；南京航空航天大學(xué)及科研機構(gòu)設(shè)計的微撲翼飛行器驅(qū)動機構(gòu)等，大多是由微電機、齒輪減速機構(gòu)和曲柄搖桿機構(gòu)組成；上述驅(qū)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，驅(qū)動機構(gòu)本身的質(zhì)量較大，使得驅(qū)動器本身的輸出功率很大，增加了系統(tǒng)本身的復(fù)雜程度和功率密度。美國加州大學(xué)伯克利分校利用壓電陶瓷驅(qū)動器和柔性鉸鏈連桿機構(gòu)研制了一種微撲翼飛行器驅(qū)動機構(gòu)，這種驅(qū)動機構(gòu)的不足是，所采用的壓電陶瓷脆性大、誘導(dǎo)應(yīng)變小、韌性差，限制了驅(qū)動機構(gòu)的應(yīng)用。
[0004]從微撲翼飛行器微小型化發(fā)展方向來看，壓電類型驅(qū)動器和柔性鉸鏈連桿機構(gòu)是構(gòu)成微撲翼飛行器驅(qū)動機構(gòu)的理想要素。針對現(xiàn)有技術(shù)中的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，需要的驅(qū)動器本身的輸入功率比較大，驅(qū)動器的重量和驅(qū)動器的選擇的難度增加，驅(qū)動器本身韌性較弱的缺點，本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕的MFC (Macro-Fiber Composites一大纖維復(fù)合材料)風(fēng)扇驅(qū)動的微撲翼飛行器，通過MFC風(fēng)扇驅(qū)動器驅(qū)動柔性鉸鏈連桿放大機構(gòu)，實現(xiàn)翅翼的拍動與扭轉(zhuǎn)；克服了現(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)件復(fù)雜，重量大，韌性不好，需要較大的輸入功率的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種基于風(fēng)扇驅(qū)動的微撲翼飛行器；采用驅(qū)動器驅(qū)動控制，將風(fēng)扇驅(qū)動機構(gòu)在加載交變電壓下的上下振動傳遞與放大，通過柔性鉸鏈的作用驅(qū)動翅翼實現(xiàn)上下拍動與扭轉(zhuǎn)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括風(fēng)扇驅(qū)動器、鉸鏈連桿機構(gòu)、右翅翼膜、左翅翼膜、翅翼前緣、翅翼后緣、驅(qū)動連桿、推桿、控制桿、扭轉(zhuǎn)控制桿、耐磨墊塊、驅(qū)動器、驅(qū)動風(fēng)扇，風(fēng)扇驅(qū)動器位于鉸鏈連桿機構(gòu)內(nèi)側(cè)中心部位，鉸鏈連桿機構(gòu)對稱平行安裝，風(fēng)扇驅(qū)動器一端固定在鉸鏈連桿機構(gòu)內(nèi)側(cè)底端面上，另一端為自由端；驅(qū)動連桿固定在風(fēng)扇驅(qū)動器自由端上，兩個推桿一端分別與驅(qū)動連桿連接，推桿另一端有連接板，兩個控制桿一端分別與推桿端部的連接板連接，另一端分別與兩翅翼前緣固連，兩個耐磨墊塊分別固定粘貼在推桿端部的連接板上位于控制桿的側(cè)面，兩個扭轉(zhuǎn)控制桿一端分別與粘貼在推桿端部連接板上的耐磨墊塊接觸，另一端分別與兩翅翼后緣連接，控制桿和扭轉(zhuǎn)控制桿分別與鉸鏈連桿機構(gòu)連接，實現(xiàn)兩側(cè)翅翼的拍動與扭轉(zhuǎn)；所述風(fēng)扇驅(qū)動器由驅(qū)動器和驅(qū)動風(fēng)扇組成，驅(qū)動器與驅(qū)動風(fēng)扇通過高強度膠固定粘接；所述驅(qū)動風(fēng)扇采用纖維復(fù)合材料；所述驅(qū)動器由壓電陶瓷和纖維條交叉堆疊而成，通過給電極施加交變電壓，驅(qū)動器上的壓電陶瓷受到交變電壓的作用，產(chǎn)生壓電效應(yīng)使驅(qū)動器伸長或縮短，并使驅(qū)動風(fēng)扇自由端產(chǎn)生向上或向下的變形。
[0007]右翅翼膜和左翅翼膜分別與翅翼前緣、翅翼后緣固連；右翅翼膜、左翅翼膜、翅翼前緣、翅翼后緣及翅翼脈采用纖維復(fù)合材料。
[0008]有益效果
[0009]本發(fā)明提出的一種基于風(fēng)扇驅(qū)動的微撲翼飛行器，將風(fēng)扇驅(qū)動器和鉸鏈連桿機構(gòu)結(jié)合為一體，風(fēng)扇驅(qū)動器安裝在鉸鏈連桿機構(gòu)內(nèi)，風(fēng)扇驅(qū)動器兩側(cè)的鉸鏈連桿機構(gòu)對稱布置，風(fēng)扇驅(qū)動器一端與鉸鏈連桿機構(gòu)內(nèi)側(cè)端面固連，驅(qū)動連桿固定在風(fēng)扇驅(qū)動器的自由端上部；推桿一端與驅(qū)動連桿連接，推桿另一端與控制桿一端連接，控制桿另一端與翅翼前緣固連，且控制桿與風(fēng)扇驅(qū)動器側(cè)面的鉸鏈連桿機構(gòu)連接；扭轉(zhuǎn)控制桿與風(fēng)扇驅(qū)動器側(cè)面的鉸鏈連桿機構(gòu)連接，扭轉(zhuǎn)控制桿一端與粘貼在推桿端部連接板上的耐磨墊塊接觸，扭轉(zhuǎn)控制桿另一端與翅翼后緣連接。將風(fēng)扇驅(qū)動器在加載交變電壓下的上下振動傳遞與放大，通過柔性鉸鏈的作用驅(qū)動翅翼，實現(xiàn)上下拍動與扭轉(zhuǎn)。
[0010]本發(fā)明基于風(fēng)扇驅(qū)動的微撲翼飛行器結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕、韌性好，加工制造方便，且采用驅(qū)動器驅(qū)動控制簡單。
【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明一種基于風(fēng)扇驅(qū)動的微撲翼飛行器作進一步詳細(xì)說明。
[0012]圖1為本發(fā)明基于風(fēng)扇驅(qū)動的微撲翼飛行器示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明的鉸鏈連桿機構(gòu)的局部放大圖。
[0014]圖3為本發(fā)明的推桿與扭轉(zhuǎn)控制桿之間接觸部位示意圖。
[0015]圖4為本發(fā)明的驅(qū)動器與驅(qū)動風(fēng)扇連接示意圖。
[0016]圖中:
[0017]1.風(fēng)扇驅(qū)動器2.鉸鏈連桿機構(gòu)3.右翅翼膜4.翅翼前緣5.左翅翼膜6.翅翼后緣7.驅(qū)動連桿8.推桿9.控制桿10.扭轉(zhuǎn)控制桿11.耐磨墊塊12.驅(qū)動器13.驅(qū)動風(fēng)扇
【具體實施方式】
[0018]本實施例是一種基于風(fēng)扇驅(qū)動的微撲翼飛行器。
[0019]參閱圖1?圖4，微撲翼飛行器是將風(fēng)扇驅(qū)動器和鉸鏈連桿機構(gòu)結(jié)合形成一體，風(fēng)扇驅(qū)動器兩側(cè)的鉸鏈連桿機構(gòu)2對稱布置，結(jié)合被動的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)兩側(cè)翅翼的拍動與扭轉(zhuǎn)。
[0020]本實施例撲翼飛行器由風(fēng)扇驅(qū)動器1、鉸鏈連桿機構(gòu)2、右翅翼膜3、左翅翼膜5，翅翼前緣4、翅翼后緣6、驅(qū)動器12、驅(qū)動風(fēng)扇13、驅(qū)動連桿7和兩個推桿8、兩個控制桿9、兩個扭轉(zhuǎn)控制桿10、兩個耐磨墊塊11組成；風(fēng)扇驅(qū)動器I安裝在鉸鏈連桿機構(gòu)2內(nèi)，且風(fēng)扇驅(qū)動器I一端與鉸鏈連桿機構(gòu)2內(nèi)側(cè)端面固定連接，驅(qū)動連桿7