一種撲翼微型飛行器的可自動(dòng)折疊和展開(kāi)撲翼的制作方法
【專利說(shuō)明】一種撲翼微型飛行器的可自動(dòng)折疊和展開(kāi)撲翼
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種撲翼飛行器的可折疊和展開(kāi)撲翼，特別涉及一種仿生撲翼微型飛行器的可自動(dòng)折疊和展開(kāi)撲翼。
【背景技術(shù)】
[0003]自1992年美國(guó)科學(xué)家提出微型飛行器概念以后，鑒于其在軍事和民用領(lǐng)域的巨大應(yīng)用價(jià)值，國(guó)內(nèi)外許多科研人員相繼展開(kāi)了對(duì)微型飛行器相關(guān)領(lǐng)域的研宄。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，微型飛行器形成了固定翼式、旋翼式和撲翼式三種主要類型。由于撲翼微型飛行器在較小的尺度和重量下仍然可以產(chǎn)生足夠的升力和推力，目前已成為微型飛行器領(lǐng)域的研宄熱點(diǎn)之一。
[0004]為使撲翼微型飛行器在較小的尺寸和重量下，具有良好的氣動(dòng)性能，其撲翼大多采用膜結(jié)構(gòu)。為提供足夠的升力和推力，撲翼飛行器的膜結(jié)構(gòu)撲翼必須達(dá)到一定的展弦比。因此這些撲翼的面積往往比較大，強(qiáng)度低，容易損傷，對(duì)攜帶條件要求很高，不方便攜帶?，F(xiàn)今針對(duì)仿生撲翼微型飛行器的撲翼研宄主要集中在對(duì)昆蟲(chóng)后翅翅脈分布上，而對(duì)撲翼的具體結(jié)構(gòu)研宄較少，涉及到撲翼式微型飛行器可折疊撲翼的相關(guān)專利也較少。
[0005]金龜子的翅分為后翅和鞘翅。后翅薄而易損傷，鞘翅厚而堅(jiān)固，后翅要比鞘翅大很多。在金龜子飛行時(shí)，后翅展開(kāi)并撲動(dòng)產(chǎn)生升力和推力，不飛行時(shí)后翅折疊置于鞘翅之下，受到鞘翅的保護(hù)。
[0006]本發(fā)明通過(guò)觀察金龜子后翅的展開(kāi)與折疊過(guò)程，提出一種基于液壓原理的撲翼微型飛行器可折疊/展開(kāi)翼。該撲翼在滿足飛行要求的情況下，可實(shí)現(xiàn)折疊和展開(kāi)，有效降低了攜帶運(yùn)輸?shù)碾y度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了在不減小撲翼微型飛行器的翼展情況下，縮小撲翼微型飛行器不飛行時(shí)的橫向尺寸，減小撲翼面積，保護(hù)飛行器的撲翼，降低微型飛行器的攜帶困難，而提供一種撲翼微型飛行器的可自動(dòng)折疊和展開(kāi)撲翼。
[0008]本發(fā)明是由一個(gè)動(dòng)力裝置、第一液壓管、第二液壓管、若干折痕、第一支撐桿、第二支撐桿、第三支撐桿、第四支撐桿、第五支撐桿、第六支撐桿、翼膜和兩個(gè)折疊裝置組成；第一液壓管、第二液壓管和第六支撐桿呈放射狀分布于動(dòng)力裝置周?chē)谝恢螚U、第二支撐桿、第三支撐桿、第四支撐桿、第五支撐桿和第六支撐桿末端懸置；
所述的動(dòng)力裝置包括有兩個(gè)液腔、一個(gè)雙向微流泵、若干無(wú)彈性軟管、翼柄、兩個(gè)彈性件、中空鏈接件、普通鉸鏈、兩個(gè)微傳感器、一個(gè)微控制器和進(jìn)行能量傳輸和信息傳遞的接口，翼柄為動(dòng)力裝置的主體結(jié)構(gòu)，翼柄上安裝雙向微流泵、普通鉸鏈和中空鏈接件，彈性件的一端與翼柄固連，翼柄上開(kāi)設(shè)有兩個(gè)液腔，液腔內(nèi)置有微傳感器，翼柄上裝有無(wú)彈性軟管形成液壓管路，液壓管路連接著微流泵、液腔、第一液壓管、第二液壓管和支撐桿，翼柄上還安裝有微控制器和進(jìn)行能量傳輸與信息交換的接口。
[0009]折疊裝置是由第一液壓管和第二液壓管的末端扇形腔、第一支撐桿和第三支撐桿的前端、薄膜、銷(xiāo)軸、扭力彈簧、剛性板和無(wú)彈性索構(gòu)成，第一液壓管的前端與動(dòng)力裝置連接，第一液壓管的前端管壁通過(guò)中空鏈接件與部動(dòng)力裝置的翼柄鏈接，第一液壓管內(nèi)部液腔通過(guò)無(wú)彈性軟管與動(dòng)力裝置中的液壓管路連通；在第一液壓管的外側(cè)有圓弧狀突起，用于和從動(dòng)力裝置中伸出的圓弧狀無(wú)彈性軟管的末端粘合；第一液壓管的外壁上還連接有彈性件，該彈性件另一端固定在動(dòng)力裝置的翼柄上。
[0010]第一液壓管的末端連接折疊裝置，第一液壓管的末端膨脹形成扇形腔，腔壁上開(kāi)有小孔。在扇形腔內(nèi)有剛性板和薄膜，薄膜為袋狀，其形狀和扇形腔一致，薄膜的袋口部分粘接在扇形腔的入口處形成密閉液腔，薄膜的其他部分與扇形腔分離；剛性板粘固在薄膜上，第一液壓管末端通過(guò)銷(xiāo)軸與第一支撐桿的前端鉸接，銷(xiāo)軸上安裝有扭力彈簧，扭力彈簧的一只扭臂與第一液壓管固連，扭力彈簧的另一只扭臂與第一支撐桿固連，無(wú)彈性索穿過(guò)第一液壓管腔壁上的小孔，無(wú)彈性索的一端與剛性板緊固在一起，無(wú)彈性索的另一端與第一支撐桿的前端緊固連接。
[0011]第二液壓管的管壁與動(dòng)力裝置的翼柄固連在一起，第二液壓管內(nèi)部通過(guò)無(wú)彈性軟管與動(dòng)力裝置中的液壓管路連通；第二液壓管的末端與第一液壓管相同，第二液壓管通過(guò)折疊裝置與第三支撐桿的前端連接。
[0012]第二支撐桿前端固連在第一支撐桿上，第四支撐桿和第五支撐桿前端固連在第二液壓管上。
[0013]第六支撐桿前端通過(guò)普通鉸鏈鏈接在動(dòng)力裝置的翼柄上；第六支撐桿的外側(cè)有圓弧狀突起，與從動(dòng)力裝置中伸出的無(wú)彈性軟管的圓弧狀末端粘固在一起；第六支撐桿的外壁上還連接有彈性件，該彈性件另一端固定在動(dòng)力裝置的翼柄上。
[0014]翼膜粘接在第一液壓管、第二液壓管、第一支撐桿、第二支撐桿、第三支撐桿、第四支撐桿、第五支撐桿和第六支撐桿上形成翼面，翼面具有折痕。
[0015]在展開(kāi)與折疊過(guò)程中翼面上形成的折痕有以下幾處:動(dòng)力裝置與第五支撐桿的末端形成的直線；兩個(gè)折疊裝置之間形成的直線；動(dòng)力裝置到兩個(gè)折疊裝置連線的中點(diǎn)形成的直線；折疊裝置與第四支撐桿的末端形成的直線；折疊裝置與支第二撐桿的末端形成的直線。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
1、撲翼的折疊和展開(kāi)由其自身的機(jī)構(gòu)完成，實(shí)現(xiàn)了撲翼折疊/展開(kāi)運(yùn)動(dòng)和微型飛行器的正常飛行運(yùn)動(dòng)的分離，相比于其他折疊翼可大大簡(jiǎn)化微型飛行器運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性。
[0017]2、撲翼在飛行時(shí)保持展開(kāi)狀態(tài)，獲得最佳氣動(dòng)性能；在不飛行時(shí)，撲翼保持完全折疊狀態(tài)，具有很小的橫向尺寸和翼面，便于保護(hù)微型飛行器的翼面，使撲翼不容易受損傷。同時(shí)，折疊后的撲翼有利于節(jié)省空間，便于攜帶和存儲(chǔ)。
[0018]3、撲翼的采用封裝式結(jié)構(gòu)，將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)集于一身，與飛行器機(jī)身之間通過(guò)接口連接，僅需進(jìn)行能量和信息的傳遞，便于拆解和裝配，能夠?qū)崿F(xiàn)快速組裝和更換。有助于提高部件的通用性和互換性，便于及時(shí)更換損傷件，最大化發(fā)揮零部件的價(jià)值，提高微型飛行器的使用壽命。
[0019]4、撲翼與飛行器機(jī)身之間通過(guò)數(shù)據(jù)接口進(jìn)行信息交換，便于微型飛行器機(jī)身隨時(shí)掌握撲翼的狀態(tài)，并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，有助于保持飛行器的飛行性能。
[0020]5、采用液壓驅(qū)動(dòng)，便于將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)封裝于撲翼內(nèi)部，撲翼的氣動(dòng)性能不會(huì)因?yàn)轵?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)而受到影響。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明的完全展開(kāi)狀態(tài)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明的第一次折疊/展開(kāi)后狀態(tài)示意圖。
[0023]圖3為本發(fā)明的完全折疊后狀態(tài)示意圖。
[0024]圖4為本發(fā)明的部件A放大示意圖；
圖5為圖4中的C處放大示意圖。
[0025]圖6為圖4中的D處放大示意圖。
[0026]圖7為本發(fā)明的中空鏈接件放大示意圖。
[0027]圖8為本發(fā)明的折疊裝置放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]請(qǐng)參閱圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明是由一個(gè)動(dòng)力裝置A、第一液壓管1、第二液壓管2、若干折痕3、第一支撐桿4、第二支撐桿6、第三支撐桿7、第四支撐桿8、第五支撐桿9、第六支撐桿10、翼膜5和兩個(gè)折疊裝置B組成；第一液壓管1、第二液壓管2和第六支撐桿10呈放射狀分布于動(dòng)力裝置A周?chē)?，第一支撐桿4、第二支撐桿6、第三支撐桿7、第四支撐桿8、第五支撐桿9和第六支撐桿10末端懸置；
請(qǐng)參閱圖4、圖5和圖6所示，所述的動(dòng)力裝置A包括有兩個(gè)液腔11、一個(gè)雙向微流泵12、若干無(wú)彈性軟管13、翼柄14、兩個(gè)彈性件15、中空鏈接件16、普通鉸鏈17、兩個(gè)微傳感器23、一個(gè)微控制器25和進(jìn)行能量傳輸和信息傳遞的接口 24，翼柄14為動(dòng)力裝置A的主體結(jié)構(gòu)，翼柄14上安裝雙向微流泵12、普通鉸鏈17和中空鏈接件16，彈性件15的一端與翼柄14固連，翼柄14上開(kāi)設(shè)有兩個(gè)液腔11，液腔11內(nèi)置有微傳感器23，翼柄14上裝有無(wú)彈性軟管13形成液壓管路，液壓管路連接著微流泵12、液腔11、第一液壓管1、第二液壓管2和支撐桿10，翼柄14上還安裝有微控制器25和進(jìn)行能量傳輸與信息交換的接口 24。
[0029]請(qǐng)參閱圖7和圖8所示，折疊裝置B是由第一液壓管I和第二液壓管2的末端扇形腔、第一支撐桿4和第三支撐桿7的前端、薄膜18、銷(xiāo)軸19、扭力彈簧20、剛性板22和無(wú)彈性索21構(gòu)成，第一液壓管I的前端與動(dòng)力裝置A連接，第一液壓管I的前端管壁通過(guò)中空鏈接件16與部動(dòng)力裝置A的翼柄14鏈接，第一液壓管I內(nèi)部液腔通過(guò)無(wú)彈性軟管13與動(dòng)力裝置A中的液壓管路連通；在第一液壓管I的外側(cè)有圓弧狀突起，用于和從動(dòng)力裝置A中伸出的圓弧狀無(wú)彈性軟管13的末端粘合；第一液壓管I的外壁上還連接有彈性件15，該彈性件15另一端固定在動(dòng)力裝置A的翼柄14上。
[0030]第一液壓管I的末端連接折疊裝置B，第一液壓管I的末端膨脹形成扇形腔，腔壁上開(kāi)有小孔。在扇形腔內(nèi)有剛性板22和薄膜18，薄膜18為袋狀，其形狀和扇形腔一致，薄膜18的袋口部分粘接在扇形腔的入口處形成密閉液腔，薄膜的其他部分與扇形腔分離；剛性板22粘固在薄膜18上，第一液壓管I末端通過(guò)銷(xiāo)軸19與第一支撐桿4的前端鉸接，銷(xiāo)軸19上安裝有扭力彈簧20，扭力彈簧20的一只扭臂與第一液壓管I固連，扭力彈簧20的另一只扭臂與第一支撐桿4固連，無(wú)彈性索21穿過(guò)第一液壓管I腔壁上的小孔，無(wú)彈性索21的一端與剛性板22緊固在一起，無(wú)彈性索21的另一端與第一支撐桿4的前端緊固連接。
[0031]第二液壓管2的管壁與動(dòng)力裝置A的翼柄14固連在一起，第二液壓管2內(nèi)部通過(guò)無(wú)彈性軟管13與動(dòng)力裝置A中的液壓管路連通；第二液壓管2的末端與第一液壓管I相同，第二液壓管2通過(guò)折疊裝置B與第三支撐桿7的前端連接。<