CN103224025B 说明书 1/3页 一种单一原动件扑翼飞行机器人空间机构 技术领域 [0001]本专利涉及一种仿生扑翼飞行机器人空间机构，由一个原动件同时驱动翅翼的拍 动和伸缩。 技术背景 [0002]千万年自然进化使鸟类和蝙蝠具有十分灵巧的飞行能力。现代具有实际应用性能 的飞行器多采用固定翼结构或旋转翼结构，其运动灵活性与鸟类或蝙蝠的扑翼飞行具有明 显的差距。扑翼飞行器在现代国防、勘探、搜救具有广泛的应用前景，也是发展扑翼飞行空 气动力学的必要实验平台。 [0003] 提高系统的单位质量功率系数是设计扑翼飞行器的关键技术指标之一。本发明提 出一种只采用单个原动件驱动的仿蝙蝠扑翼飞行机器人机构，为开发高功率系数扑翼飞行 机器人提供了一种新的机构设计方案。 发明内容 [0004]扑翼飞行升力产生的原理如下：蝙蝠飞行时，其双翅在垂直面内做往复运动，假 设在一个运动周期中，空气阻力系数不变。当机翼向下运动时，其翼面划过的面积为扇形 S,机翼向上运动时，在垂直面内划过的面积为S✉。显然只有当Ss>S✉时，扑翼飞 行器受到的空气阻力所做的功为正功。 [0005]从图1可以看出，要使扑翼飞行器实现腾空飞行，飞行器在拍动的前半周期应具 有较大的翼展面积，而在拍动的后半周期应具有较小的翼展面积。为实现这一功能目标，本 发明提出一种组合了拍动机构和翼展伸缩机构的复合机构设计方案，采用单一原动件实现 扑翼飞行机构运动的驱动。 [0006]扑翼拍动机构设计方案如下：图2所示为单个机翼拍动机构的设计方案。采用曲 柄摇杆四杆机构，其中杆DC为曲柄，杆CB为连杆，杆B为摇杆。设Lc表示曲柄的长度， Ls为摇杆的长度，当摇杆AB转动(rad)角时，曲柄转动B(rad)角，根据机构的运动传 递关系 [0007] al=ELpc (1) [0008] 当摇杆AB为原动件，曲柄为执行件时，角度放大系数为 [0009] B Lus a Loc (2) [0010] 根据式(2)，可以计算该机构转角的输入一输出比，为扑翼运动范围提供设计方 法。根据图2所示的机构设计方案，可以设计出图3所示的对称双翼机构。该机构中原动 件为曲柄oB,摇杆4都和B通过弹性连杆G铰接。当曲柄aB做圆周运动时，弹性 连杆的F点做垂直方向的直线运动，使摇杆45和B,产生往复运动，从而带动双翼连杆