本實(shí)用新型涉及仿生撲翼機(jī)器人領(lǐng)域，具體地講是一種升降式仿生撲翼裝置。

背景技術(shù)：

自然界中的鳥類在飛行過程中，其撲翼上的羽毛會(huì)隨著撲翼上擺、下擺舒展或收攏；在撲翼上擺時(shí)，羽片會(huì)隨之展開，使上、下空氣流通進(jìn)行排風(fēng)，以減小空氣阻力；在撲翼下擺時(shí)，羽毛會(huì)隨之閉合，令撲翼能夠?qū)⑾路降目諝饩奂M(jìn)行兜風(fēng)，增加撲翼下方的浮力。如果不充分考慮排風(fēng)、兜風(fēng)原理，仿生撲翼機(jī)器人的飛行高度與飛行距離將會(huì)受到較大限制。目前大部分仿生撲翼并沒有充分考慮排風(fēng)、兜風(fēng)的原理，因此其工作效率并不夠高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型采用排風(fēng)、兜風(fēng)原理，提供了一種升降式仿生撲翼裝置，能夠提高仿生撲翼的工作效率，有利于提高仿生撲翼機(jī)器人的飛行高度并延長飛行距離。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：一種升降式仿生撲翼裝置，包括外框架，所述外框架內(nèi)嵌設(shè)有若干固定羽片，所述固定羽片鋪設(shè)于外框架中且與外框架無間隙貼合，外框架與固定羽片上均設(shè)有密封條，所述相鄰固定羽片之間開設(shè)有排風(fēng)口。所述排風(fēng)口的正下方設(shè)有面積不小于排風(fēng)口的可升降的活動(dòng)羽片，所述活動(dòng)羽片下方設(shè)有一升降件，活動(dòng)羽片與升降件之間通過若干升降軸固定連接。所述升降軸中部設(shè)有固定支架，固定支架固定于外框架上。所述升降件底部配合設(shè)有一凸輪，凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)側(cè)邊始終與升降件底面相貼，凸輪的中心與一步進(jìn)電機(jī)的輸出軸固定連接，步進(jìn)電機(jī)固定于一安裝支架上，且與凸輪平行設(shè)置。所述升降件底部還配合連接有拉簧，拉簧的另一端固定于安裝支架上；所述安裝支架與外框架固定連接。

進(jìn)一步地，所述外框架為U形外框架，所述固定羽片為與U形外框架相適應(yīng)的向上隆起的弧形彎片，所述活動(dòng)羽片為與排風(fēng)口相適應(yīng)的向上隆起的弧形彎片。固定羽片與活動(dòng)羽片的弧形設(shè)置，能夠減小撲翼上方的阻力，增大撲翼下方的浮力，有利于增強(qiáng)仿生撲翼機(jī)器人的飛行能力。

進(jìn)一步地，所述活動(dòng)羽片可升降移動(dòng)，從而擋住或打開排風(fēng)口。

進(jìn)一步地，密封條可密封活動(dòng)羽片與外框架、活動(dòng)羽片與固定羽片之間的縫隙。

進(jìn)一步地，所述固定羽片底部或安裝支架上設(shè)有用于監(jiān)測撲翼速度的速度傳感器。所述速度傳感器用于監(jiān)測仿生撲翼的擺動(dòng)速度的大小與方向，以便控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述與每片活動(dòng)羽片相連的升降軸個(gè)數(shù)為四個(gè)，分別設(shè)于活動(dòng)羽片的四周，所述升降軸為中空軸，中空軸可以減輕撲翼的重量。

進(jìn)一步地，所述固定支架上設(shè)有與升降軸相配合的孔，升降軸可沿固定支架上下滑動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述升降件為工字形。

進(jìn)一步地，所述拉簧能夠保證凸輪與升降件始終接觸。

本實(shí)用新型的工作原理及有益效果如下：本實(shí)用新型是采用兜風(fēng)、排風(fēng)原理的一種裝置，該裝置通過活動(dòng)羽片的上升或下降擋住或打開排風(fēng)口，從而把風(fēng)兜住或排出。在撲翼向上擺動(dòng)的過程中，活動(dòng)羽片與固定羽片相分離，排風(fēng)口處于打開狀態(tài)，撲翼上方的空氣從排風(fēng)口中排出，撲翼上方的空氣阻力隨之減??；當(dāng)撲翼擺動(dòng)至最上端時(shí)，活動(dòng)羽片與固定羽片相貼合，從而將排風(fēng)口擋住。在撲翼向下擺動(dòng)的過程中，排風(fēng)口始終被活動(dòng)羽片擋住，撲翼下方的空氣被兜住，增加了空氣浮力，提高了仿生撲翼的工作效率。

具體地講，本實(shí)用新型裝置中的活動(dòng)羽片由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)凸輪、升降件、升降軸傳遞運(yùn)動(dòng)后，實(shí)現(xiàn)上升或下移，從而將排風(fēng)口擋住或打開。本裝置能夠減小撲翼上擺時(shí)的阻力，增大撲翼下擺時(shí)的浮力，提高仿生撲翼的工作效率，有利于實(shí)現(xiàn)仿生撲翼機(jī)器人高空、遠(yuǎn)距離飛行。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)可靠、飛行穩(wěn)定且便于控制，主要適用于中型或大型的仿生撲翼機(jī)器人。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型具體實(shí)施例整體示意圖；

圖2為本實(shí)用新型具體實(shí)施例底部結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本實(shí)用新型具體實(shí)施例左側(cè)面圖；

圖4為本實(shí)用新型具體實(shí)施例正側(cè)面圖。

圖中所示：外框架1、固定羽片2、排風(fēng)口3、活動(dòng)羽片4、升降軸5、固定支架6、升降件7、凸輪8、步進(jìn)電機(jī)9、輸出軸9a、安裝支架10、速度傳感器11、拉簧12、密封條13。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)施例主要由外框架1、若干固定羽片2、若干活動(dòng)羽片4、升降軸5、升降件7、凸輪8和步進(jìn)電機(jī)9等零部件組成。外框架1為U形外框架1，固定羽片2為與U形外框架1相適應(yīng)的向上隆起的弧形彎片，活動(dòng)羽片4為與排風(fēng)口3相適應(yīng)的向上隆起的弧形彎片。固定羽片2鋪設(shè)于外框架1中，且與外框架1無間隙貼合，相鄰固定羽片2之間開設(shè)有排風(fēng)口3，排風(fēng)口3為類長方形且并排設(shè)置，每個(gè)排風(fēng)口3的正下方均設(shè)有一個(gè)面積不小于排風(fēng)口3的活動(dòng)羽片4。結(jié)合圖2所示，升降件7位于活動(dòng)羽片4下方，每個(gè)活動(dòng)羽片4底部均設(shè)有四根豎直設(shè)置的升降軸5，升降軸5分為兩組且對(duì)稱分設(shè)于活動(dòng)羽片4的兩側(cè)。活動(dòng)羽片4通過升降軸5與升降件7固定連接，升降軸5中部設(shè)有固定支架6，固定支架6上設(shè)有與升降軸5相配合的孔，升降軸5可沿固定支架6上下滑動(dòng)，固定支架6固定在外框架1上?；顒?dòng)羽片4通過升降軸5與升降件7可升降移動(dòng)，從而擋住或打開排風(fēng)口3。排風(fēng)口3四周設(shè)有密封條13，密封條13用于密封活動(dòng)羽片4與外框架1、活動(dòng)羽片4與固定羽片2之間的縫隙。

再結(jié)合圖3、圖4所示，升降件7與安裝支架10之間通過拉簧12連接，凸輪8位于升降件7下方，拉簧12可保證凸輪8在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中始終與升降件7相貼，步進(jìn)電機(jī)9位于升降件7下方且與凸輪8平行設(shè)置，凸輪8的中心與步進(jìn)電機(jī)9輸出軸9a可拆卸固定連接。步進(jìn)電機(jī)9設(shè)于安裝支架10上，安裝支架10上設(shè)有速度傳感器11，安裝支架10固定于外框架1上。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)9轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與其固定連接的凸輪8一同轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)升降件7上、下移動(dòng)，升降件7進(jìn)一步通過升降軸5帶動(dòng)活動(dòng)羽片4向上或向下移動(dòng)，將排風(fēng)口3擋住或打開。速度傳感器11用于測量撲翼上擺或下擺速度的方向與大小，以便控制步進(jìn)電機(jī)9繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

結(jié)合圖1、圖3、圖3、圖4所示，當(dāng)撲翼擺動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)，凸輪8側(cè)邊的最大凸出部分與升降件7相接觸。撲翼開始向上擺動(dòng)過程中，步進(jìn)電機(jī)9帶動(dòng)凸輪8完整旋轉(zhuǎn)一周，此過程包括兩部分：第一部分為凸輪8側(cè)邊的凹陷部分轉(zhuǎn)向升降件7，拉簧12拉動(dòng)升降件7下移，升降件7帶動(dòng)升降軸5下移，然后帶動(dòng)活動(dòng)羽片4下移至最低點(diǎn)，排風(fēng)口3被逐漸打開；第二部分為凸輪8側(cè)邊的凸出部分轉(zhuǎn)向升降件7，凸輪8推動(dòng)升降件7上移，升降件7帶動(dòng)升降軸5上移，然后帶動(dòng)活動(dòng)羽片4上移，排風(fēng)口3被逐漸關(guān)閉；當(dāng)撲翼擺動(dòng)至最上端時(shí)，升降件7被推動(dòng)至最高點(diǎn)，活動(dòng)羽片4與固定羽片2緊密貼合將排風(fēng)口3擋住，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)9停止轉(zhuǎn)動(dòng)；上述過程中撲翼上方的空氣從排風(fēng)口3中排出，從而減小撲翼上方的空氣阻力。在撲翼下擺過程中，步進(jìn)電機(jī)9始終保持不動(dòng)，排風(fēng)口3處于被擋住的狀態(tài)，撲翼下方的空氣被兜住，增加空氣浮力。

本實(shí)用新型利用兜風(fēng)、排風(fēng)原理，采用步進(jìn)電機(jī)9凸輪8升降機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)活動(dòng)羽片4上、下移動(dòng)，使活動(dòng)羽片4擋住或打開排風(fēng)口3，從而將風(fēng)兜住或排除，提高仿生撲翼的工作效率。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、制作方便，具有良好的可控性，能夠克服大風(fēng)、強(qiáng)風(fēng)等惡劣環(huán)境對(duì)撲翼飛行的影響，特別適用于中型、大型仿生撲翼機(jī)器人。