CN105691615A 说明书 1/5页 一种翅翼可主动变形的多自由度微型扑翼飞行器 技术领域 [0001] 本发明属于微型仿生飞行器，尤其是涉及一种基于翅翼可主动变形的多自由度微 型扑翼飞行器。 背景技术 [0002]自古以来，人类一直从未停止探索过鸟类的飞行，从古希腊的阿尔希塔斯所制造 的机械鸽、澳大利亚的飞去来器，到中国的孔明灯和风筝都与飞行有着密切的关系。扑翼式 飞行器是一种模仿鸟类和昆虫飞行、基于仿生学原理设计制造的新型飞行器。它和固定翼 式和旋翼式飞行器相比较，具有很大的优点：如可以在低雷诺数下悬停或前进，有较强的机 动性能，良好的将旋翼和固定翼式飞行器所具有的优点集中在一起，同时在相同特征尺寸 的情况下，扑翼式飞行器具有更高的飞行效率。 [0003]在现有的扑翼的飞行器中，其飞行驱动机构的设计大多是在二维空间中简单地进 行上下扑动，按照此方式运动的飞行器，一部分飞行效果虽然理想，但其灵活度还是相对较 低，且具有较大的不稳定性，飞行的效率低，消耗的能量也比较大。在真实的鸟类飞行过程 中，翅膀的扑动在三维空间中进行复杂的上下扑动和扭转运动。现已有研究表明，飞行器在 运动过程中，翅翼在上下扑动的同时再辅以扭转运动，其效率比单纯的上下扑动要大很多， 因此基于翅翼可主动变形的多自由度微型扑翼飞行器亟待人们去研究和探索。 [0004]目前，通过查阅资料国内外己有一些飞行器的扑翼驱动机构，扑翼飞行器按照扭 摆飞行动作的方式，主要可以分成三类：一是多动力源驱动方式，即机构通过两种或以上的 驱动电机，分别来控制扑翼的上下扑动和扭转摆动，该机构的优点是操作灵活多样，控制简 单，飞行方式更易实现稳定化，但是多动力源驱动方式不仅加大了其本身的重量，而且耗电 量也会严重的加大，导致飞行效率大大降低：二是多连杆复合运动驱动，即机构通过多连杆 在空间中的组合实现扑翼的扭摆动作，该机构的优点是质量轻便，易实现微小化，但三维复 合的连杆结构算法复杂，在多自由度调节和变化时容易产生干涉，这种局限性限制了其本 身的灵活性，可操作性大大降低：三是带有滑槽与凸轮类的结合，该结构的扑翼动作时通过 凸轮在滑槽的定向移动，来实现扭转的动作，该机构的优点是可以精确控制扑翼翅翼的运 动路线，但在运动中产生较大的摩擦，导致飞行效率下降。本设计扭转动作是通过采用偏心 球结构与曲柄摇杆机构的复合运动来实现的，该机构扑翼的动作调节相对简便，通过改变 偏心球的偏心距来调节上下扑动角度大小，通过改变曲柄摇杆的长度来调节扭转运动。该 机构在运动过程中由于球副间相对滑动，也会产生一定的摩擦，但相对第三种机构摩擦要 小很多，而且飞行过程中扭转角的大小随着所处不同的位置也会发生相应的变化，具有较 高的流畅性，综上所述该机构的飞行效率较高，飞行更加稳定，实用性更强。 发明内容 [0005]本发明提供一种翅翼可主动变形的多自由度微型扑翼飞行器，目的是增加飞行器 机动性的同时还提高了其飞行效率。 3