一種用于撲翼型微型飛行器的全自動(dòng)可折疊撲翼的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于仿生撲翼型微型飛行器的全自動(dòng)可折疊撲翼，包括翅基、第一翅脈、第二翅脈、第三翅脈、第四翅脈、無(wú)彈性拉索、第一彈性鉸鏈；第二彈性鉸鏈、翅膜、內(nèi)置熱源、微傳感器、控制器、接口、薄膜軟管、彈力線以及圓柱滑塊；撲翼的初始狀態(tài)為完全折疊狀態(tài)，當(dāng)液體溫度升高，液體內(nèi)部壓力增大，則會(huì)驅(qū)動(dòng)撲翼展開；當(dāng)液體溫度降低，液體內(nèi)部壓力回落，則撲翼將在彈力線的彈力作用下折疊。本實(shí)用新型在微型飛行器需要飛行時(shí)可以展開以獲得足夠的升力，在不需要飛行時(shí)可以折疊起來(lái)，以減小機(jī)翼的面積，降低機(jī)翼受損風(fēng)險(xiǎn)。其自動(dòng)控制系統(tǒng)可以根據(jù)飛行器的需要實(shí)時(shí)調(diào)整撲翼的狀態(tài)，提高飛行器的操作性和飛行能力。
【專利說(shuō)明】
一種用于撲翼型微型飛行器的全自動(dòng)可折疊撲翼
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種撲翼型微型飛行器的翼，特別涉及一種仿生撲翼型微型飛行器的全自動(dòng)可折疊撲翼。
【背景技術(shù)】
[0002]微型飛行器(Micro Air vehicle，簡(jiǎn)稱MAV)具有尺寸小，易攜帶，操作性好，隱蔽性強(qiáng)的特點(diǎn)，其在執(zhí)行狹小空間或復(fù)雜地形條件下的任務(wù)時(shí)具有其它飛行器無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。隨著尺寸的進(jìn)一步縮小，撲翼型MAV在機(jī)動(dòng)性、推進(jìn)效率以及氣動(dòng)性能等方面表現(xiàn)出了更為明顯優(yōu)勢(shì)，這使其成為MAV未來(lái)發(fā)展的重要方向。為了降低重量，MAV的撲翼必須足夠輕盈，因此目前面世的撲翼型MAV都采用了類似昆蟲翅膀的膜結(jié)構(gòu)撲翼，然而這種撲翼翼展較大、極易損壞。
[0003]金龜子在不飛行時(shí)可將其膜質(zhì)后翅折疊收攏于鞘翅之下，而在需要飛行時(shí)才將后翅展開。它的這一特性使其同時(shí)具備了優(yōu)異的飛行能力和良好的環(huán)境適應(yīng)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型受金龜子的啟發(fā)，提出一種用于撲翼型MAV的新型全自動(dòng)可折疊撲翼。這種撲翼在飛行時(shí)可以展開以獲得足夠的升力，在不需要飛行時(shí)可以折疊起來(lái)，以減小機(jī)翼的面積，降低機(jī)翼受損風(fēng)險(xiǎn)。該撲翼還具有自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以根據(jù)微型飛行器機(jī)體發(fā)出的指令調(diào)整撲翼的展開狀態(tài)，進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，對(duì)提高飛行器的操作性和飛行能力有重要意義。
[0005]本實(shí)用新型提供一種用于撲翼型微型飛行器的全自動(dòng)可折疊撲翼，其目的是在保證撲翼型微型飛行器的飛行性能的情況下，減小飛行器的攜帶尺寸，降低撲翼的受損風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而提高微型飛行器的使用壽命。
[0006]本實(shí)用新型包括翅基、第一翅脈、第二翅脈、第三翅脈、第四翅脈、無(wú)彈性拉索、第一彈性鉸鏈;第二彈性鉸鏈、翅膜、內(nèi)置熱源、微傳感器、控制器、接口、薄膜軟管、彈力線以及圓柱滑塊；
[0007]所述翅基內(nèi)部設(shè)有液腔，液腔與注液口和出液管連通，第一翅脈安裝于出液管E上，第一彈性鉸鏈安裝于第一翅脈上，第二翅脈通過(guò)第一彈性鉸鏈與第一翅脈連接，多條第四翅脈安裝于翅基上，多條第四翅脈放射狀分布，第三翅脈通過(guò)第二彈性鉸鏈與臨近第一翅脈的第四翅脈連接;翅膜固定在第一翅脈、第二翅脈、第三翅脈和第四翅脈上。
[0008]所述第一翅脈包括圓形導(dǎo)管和支架，圓形導(dǎo)管和支架之間形成角度;薄膜軟管和圓柱滑塊安裝于第一翅脈的圓形導(dǎo)管內(nèi)，其中薄膜軟管一端固定在出液管的管壁上，薄膜軟管另一端固定在圓柱滑塊的端面上;彈力線一端固定于圓柱滑塊的端面圓心固定點(diǎn)F處，彈力線另一端穿過(guò)出液管固定于翅基的液腔內(nèi)壁，第一翅脈的支架上開有孔，無(wú)彈性拉索一端固定在第二翅脈上的固定點(diǎn)D處，無(wú)彈性拉索另一端穿過(guò)孔固定于圓柱滑塊上的固定點(diǎn)F處。
[0009]內(nèi)置熱源、微傳感器、微控制器和接口構(gòu)成控制系統(tǒng)，內(nèi)置熱源和微傳感器位于翅基的液腔內(nèi)，微控制器設(shè)置在翅基上。
[0010]本實(shí)用新型的展開原理:
[0011]密閉容器內(nèi)即翅基內(nèi)的液體受熱后體積膨脹，由于受到容器壁的限制作用，其內(nèi)部的壓力將會(huì)升高，從而推動(dòng)圓柱滑塊克服彈力線的彈力移動(dòng)，使無(wú)彈性拉索對(duì)第二翅脈的拉力減小，進(jìn)而使第一彈性鉸鏈?zhǔn)艿降膹澗販p小，可折疊撲翼在第一彈性鉸鏈的彈力作用下逐漸展開。
[0012]本實(shí)用新型的折疊原理:
[0013]密閉容器內(nèi)即翅基內(nèi)的液體溫度逐漸降低后，其體積縮小，壓力逐漸恢復(fù)，圓柱滑塊在彈力線的彈力作用下逐漸回復(fù)到初始位置，圓柱滑塊通過(guò)無(wú)彈性拉索拉動(dòng)第二翅脈繞第一彈性鉸鏈旋轉(zhuǎn)，可折疊撲翼逐漸折疊。
[0014]展開和折疊過(guò)程實(shí)現(xiàn):
[0015]展開過(guò)程:
[0016]本實(shí)用新型在翅基內(nèi)設(shè)有內(nèi)置熱源、微傳感器、微控制器和接口，內(nèi)置熱源、微傳感器以及微控制器組成該全自動(dòng)可折疊撲翼的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)該可折疊撲翼的狀態(tài)控制?？刂葡到y(tǒng)通過(guò)接口獲取能源并實(shí)現(xiàn)與飛行器的數(shù)據(jù)交換。
[0017]本實(shí)用新型的初始狀態(tài)為完全折疊狀態(tài)，翅基內(nèi)部的液腔與薄膜軟管、圓柱滑塊共同形成一個(gè)密閉容器，在填充液體后，成為一個(gè)簡(jiǎn)易的液壓系統(tǒng)。當(dāng)需要展開撲翼時(shí)，微型飛行器將指令通過(guò)接口傳遞給微控制器，微控制器控制內(nèi)置熱源對(duì)液體加熱;液體受熱體積膨脹，由于受容器壁的限制作用，其內(nèi)部的壓力將會(huì)升高，并推動(dòng)圓柱滑塊克服彈力線的彈力移動(dòng)，彈力線受拉伸長(zhǎng)，可折疊撲翼在第一彈性鉸鏈的彈力作用下逐漸展開。當(dāng)撲翼完全展開后，微傳感器將信號(hào)反饋給微控制器，微控制器調(diào)整內(nèi)置熱源的加熱狀態(tài)，使撲翼保持展開。
[0018]折疊過(guò)程:
[0019]當(dāng)翅膀需要折疊時(shí)，內(nèi)置熱源停止加熱，液體溫度降低，體積減小，壓力逐漸恢復(fù)，圓柱滑塊在彈力線的彈力作用下逐漸回復(fù)到初始位置，圓柱滑塊通過(guò)無(wú)彈性拉索拉動(dòng)第二翅脈繞第一彈性鉸鏈旋轉(zhuǎn)，可折疊撲翼逐漸折疊。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果:
[0021]1.可折疊撲翼在不飛行時(shí)處于折疊狀態(tài)，減小了撲翼的面積，有助于減小微型飛行器的攜帶尺寸，降低撲翼的受損風(fēng)險(xiǎn)；
[0022]2.利用模塊化設(shè)計(jì)思想將驅(qū)動(dòng)裝置、控制系統(tǒng)以及折疊系統(tǒng)都封裝在可折疊撲翼內(nèi)部，撲翼與機(jī)身之間通過(guò)接口完成能源輸送和信息交換，使飛行器的飛行相關(guān)運(yùn)動(dòng)與撲翼的折疊展開運(yùn)動(dòng)相互分離，大大簡(jiǎn)化了飛行器機(jī)體的結(jié)構(gòu)；
[0023]3.撲翼與機(jī)身之間通過(guò)接口連接，只要接口相互匹配便可實(shí)現(xiàn)撲翼的更換，提高了微型飛行器的通用性和零部件的互換性，便于零部件的更換，提高了微型飛行器的使用壽命;
[0024]4.撲翼上的控制系統(tǒng)可以與飛行器機(jī)體之間實(shí)現(xiàn)信息共享，使飛行器可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)調(diào)控?fù)湟淼臓顟B(tài)，有利于提高飛行器的操作性和飛行能力。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本實(shí)用新型完全展開狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2為本實(shí)用新型完全折疊狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3為本實(shí)用新型的局部剖切結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖4為圖3中的A處局部放大示意圖。
[0029]其中:1-翅基;2-第一翅脈;6-第二翅脈;7-第三翅脈;9-第四翅脈;3_無(wú)彈性拉索；4-第一彈性鉸鏈;8-第二彈性鉸鏈;5-翅膜；10-內(nèi)置熱源；11-微傳感器；12-微控制器；13-接口； 14-薄膜軟管；15-彈力線；16-圓柱滑塊;B-注液口 ； C-孔;D、F、G-固定點(diǎn);E-出液管。
【具體實(shí)施方式】
[0030]請(qǐng)參閱圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實(shí)用新型包括翅基1、第一翅脈2、第二翅脈6、第三翅脈7、第四翅脈9、無(wú)彈性拉索3、第一彈性鉸鏈4;第二彈性鉸鏈8、翅膜5、內(nèi)置熱源10、微傳感器11、控制器12、接口 13、薄膜軟管14、彈力線15以及圓柱滑塊16;
[0031]所述翅基I內(nèi)部設(shè)有液腔，液腔與注液口B和出液管E連通，第一翅脈2安裝于出液管E上，第一彈性鉸鏈4安裝于第一翅脈2上，第二翅脈6通過(guò)第一彈性鉸鏈4與第一翅脈2連接，多條第四翅脈9安裝于翅基I上，多條第四翅脈9放射狀分布，第三翅脈7通過(guò)第二彈性鉸鏈8與臨近第一翅脈2的第四翅脈9連接;翅膜5固定在第一翅脈2、第二翅脈6、第三翅脈7和第四翅脈9上。
[0032]如圖3所示，所述第一翅脈2包括圓形導(dǎo)管和支架，圓形導(dǎo)管和支架之間形成角度；如圖4所示，薄膜軟管14和圓柱滑塊16安裝于第一翅脈2的圓形導(dǎo)管內(nèi)，其中薄膜軟管14一端固定在出液管E的管壁上，薄膜軟管14另一端固定在圓柱滑塊16的端面上;彈力線15—端固定于圓柱滑塊16的端面圓心固定點(diǎn)F處，彈力線15另一端穿過(guò)出液管E固定于翅基I的液腔內(nèi)壁。如圖3和圖4所示，第一翅脈2的支架上開有孔C，無(wú)彈性拉索3—端固定在第二翅脈6上的固定點(diǎn)D處，無(wú)彈性拉索3另一端穿過(guò)孔C固定于圓柱滑塊16上的固定點(diǎn)F處。
[0033]內(nèi)置熱源10、微傳感器11、微控制器12和接口13構(gòu)成控制系統(tǒng)，內(nèi)置熱源10和微傳感器11位于翅基I的液腔內(nèi)，微控制器12設(shè)置在翅基I上。
[0034]本實(shí)用新型的展開原理:
[0035]密閉容器內(nèi)即翅基I內(nèi)的液體受熱后體積膨脹，由于受到容器壁的限制作用，其內(nèi)部的壓力將會(huì)升高，從而推動(dòng)圓柱滑塊16克服彈力線15的彈力移動(dòng)，使無(wú)彈性拉索3對(duì)第二翅脈6的拉力減小，進(jìn)而使第一彈性鉸鏈4受到的彎矩減小，可折疊撲翼在第一彈性鉸鏈4的彈力作用下逐漸展開。
[0036]本實(shí)用新型的折疊原理:
[0037]密閉容器內(nèi)即翅基I內(nèi)的液體溫度逐漸降低后，其體積縮小，壓力逐漸恢復(fù)，圓柱滑塊16在彈力線15的彈力作用下逐漸回復(fù)到初始位置，圓柱滑塊16通過(guò)無(wú)彈性拉索3拉動(dòng)第二翅脈6繞第一彈性鉸鏈4旋轉(zhuǎn)，可折疊撲翼逐漸折疊。
[0038]展開和折疊過(guò)程實(shí)現(xiàn):
[0039]展開過(guò)程:
[0040]本實(shí)用新型在翅基I內(nèi)設(shè)有內(nèi)置熱源10、微傳感器11、微控制器12和接口13，內(nèi)置熱源10、微傳感器11以及微控制器12組成該全自動(dòng)可折疊撲翼的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)該可折疊撲翼的狀態(tài)控制?？刂葡到y(tǒng)通過(guò)接口 13獲取能源并實(shí)現(xiàn)與飛行器的數(shù)據(jù)交換。
[0041]本實(shí)用新型的初始狀態(tài)為完全折疊狀態(tài)，如圖3所示。翅基I內(nèi)部的液腔與薄膜軟管14、圓柱滑塊16共同形成一個(gè)密閉容器，在填充液體后，成為一個(gè)簡(jiǎn)易的液壓系統(tǒng)。當(dāng)需要展開撲翼時(shí)，微型飛行器將指令通過(guò)接口 13傳遞給微控制器12，微控制器12控制內(nèi)置熱源10對(duì)液體加熱;液體受熱體積膨脹，由于受容器壁的限制作用，其內(nèi)部的壓力將會(huì)升高，并推動(dòng)圓柱滑塊16克服彈力線15的彈力移動(dòng)，彈力線15受拉伸長(zhǎng)，可折疊撲翼在第一彈性鉸鏈4的彈力作用下逐漸展開。當(dāng)撲翼完全展開后，微傳感器11將信號(hào)反饋給微控制器12，微控制器12調(diào)整內(nèi)置熱源10的加熱狀態(tài)，使撲翼保持展開。
[0042]折疊過(guò)程:
[0043]當(dāng)翅膀需要折疊時(shí)，內(nèi)置熱源10停止加熱，液體溫度降低，體積減小，壓力逐漸恢復(fù)，圓柱滑塊16在彈力線15的彈力作用下逐漸回復(fù)到初始位置，圓柱滑塊16通過(guò)無(wú)彈性拉索3拉動(dòng)第二翅脈6繞第一彈性鉸鏈4旋轉(zhuǎn)，可折疊撲翼逐漸折疊。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于撲翼型微型飛行器的全自動(dòng)可折疊撲翼，其特征在于:包括翅基(I)、第一翅脈(2)、第二翅脈(6)、第三翅脈(7)、第四翅脈(9)、無(wú)彈性拉索(3)、第一彈性鉸鏈(4);第二彈性鉸鏈(8)、翅膜(5)、內(nèi)置熱源(10)、微傳感器(11)、控制器(12)、接口(13)、薄膜軟管(14)、彈力線(15)以及圓柱滑塊(16); 所述翅基(I)內(nèi)部設(shè)有液腔，液腔與注液口(B)和出液管(E)連通，第一翅脈(2)安裝于出液管(E)上，第一彈性鉸鏈(4)安裝于第一翅脈(2)上，第二翅脈(6)通過(guò)第一彈性鉸鏈(4)與第一翅脈(2)連接，多條第四翅脈(9)安裝于翅基(I)上，多條第四翅脈(9)放射狀分布，第三翅脈(7)通過(guò)第二彈性鉸鏈(8)與臨近第一翅脈(2)的第四翅脈(9)連接;翅膜(5)固定在第一翅脈(2)、第二翅脈(6)、第三翅脈(7)和第四翅脈(9)上； 所述第一翅脈(2)包括圓形導(dǎo)管和支架，圓形導(dǎo)管和支架之間形成角度;薄膜軟管(14)和圓柱滑塊(16)安裝于第一翅脈(2)的圓形導(dǎo)管內(nèi)，薄膜軟管(14)一端固定在出液管(E)的管壁上，薄膜軟管(14)另一端固定在圓柱滑塊(16)的端面上;彈力線(15) —端固定于圓柱滑塊(16)的端面圓心固定點(diǎn)F處，彈力線(15)另一端穿過(guò)出液管(E)固定于翅基(I)的液腔內(nèi)壁;第一翅脈(2)的支架上開有孔(C)，無(wú)彈性拉索(3)—端固定在第二翅脈(6)上的固定點(diǎn)D處，無(wú)彈性拉索(3)另一端穿過(guò)孔(C)固定于圓柱滑塊(16)上的固定點(diǎn)F處； 內(nèi)置熱源(10)、微傳感器(11)、微控制器(12)和接口(13)構(gòu)成控制系統(tǒng)，內(nèi)置熱源(10)和微傳感器(11)位于翅基(I)的液腔內(nèi)，微控制器(12)設(shè)置在翅基(I)上。
【文檔編號(hào)】B64C33/02GK205574277SQ201620399749
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】張志君, 吳永鋒, 劉麗杰, 邴政, 孫霽宇, 陳東輝, 馬云海
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)