一种具有外翼可折与兜风排风功能的仿鸟扑翼飞行装置

1.本发明属于仿鸟扑翼技术领域，具体涉及一种具有外翼可折与兜风排风功能的仿鸟扑翼飞行装置。


背景技术：

2.自然界鸟类在飞行时，翅膀会折叠展开，当翅膀向下扑动时，翅膀会展开，通过增加受力面积增加升力；当翅膀向上扑动时，翅膀会折叠，通过减小受力面积减小阻力；通过翅膀的折叠展开提升鸟类的飞行效率。除此之外，鸟翼上所附的羽毛会随翅膀的下扑或上扑而闭合或张开， 实现兜风或排风功能，从而增大升力或降低阻力，提升飞行效率；综上所述，鸟类利用翅膀的折叠展开与兜风排风，实现稳定的高效飞行。
3.然而现有大部分仿生扑翼仅实现了上、下摆动，并没有充分考虑翅膀的折叠展开与兜风排风，因此飞行效率较低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种具有外翼可折与兜风排风功能的仿鸟扑翼飞行装置，飞行效率高。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有外翼可折与兜风排风功能的仿鸟扑翼飞行装置，包括机架、内翼主体、外翼主体、外翼驱动机构和内翼驱动机构；内翼主体包括内翼转动杆和内翼板，内翼转动杆的一端与机架转动连接，内翼板固定在内翼转动杆上；外翼主体包括外翼下连接杆、外翼上连接杆、若干外翼板、若干外翼下转轴和若干外翼上转轴，外翼下连接杆转动连接内翼转动杆，若干外翼板沿外翼下连接杆的长度方向依次排列，每一外翼板上均转动连接外翼下转轴和外翼上转轴，每一外翼下转轴和外翼上转轴分别和外翼下连接杆、外翼上连接杆转动连接；内翼驱动机构包括内翼电机、内翼电机齿轮、内翼大齿轮、内翼第一连接杆、内翼第二连接杆和内翼第三连接杆，内翼电机与机架固定连接，内翼电机的转轴上固定连接内翼电机齿轮，内翼大齿轮与机架转动连接，任意一边扑翼的内翼大齿轮与内翼电机齿轮相外啮合，两边扑翼的内翼大齿轮相外啮合，内翼第一连接杆的一端与内翼大齿轮转动连接，内翼第一连接杆的另一端与内翼第二连接杆、内翼第三连接杆的一端复合转动连接，内翼第二连接杆的另一端与机架转动连接，内翼第三连接杆的另一端与内翼转动杆转动连接；外翼驱动机构包括电动推杆、外翼推杆、外翼第一转动杆、外翼第二转动杆、外翼第三转动杆和中间转动轴，电动推杆的一端转动固定在内翼转动杆上，电动推杆的另一端固定连接外翼推杆的一端，外翼推杆的另一端复合转动连接外翼第一转动杆的一端、外翼第二转动杆的一端，外翼第一转动杆的另一端通过外翼上转轴与外翼上连接杆的一端转动连接，外翼第二转动杆的中间位置通过中间转动轴与内翼转动杆转动连接，外翼第二转动杆远离外翼推杆的一端与外翼第三转动杆的一端转动连接，外翼第三转动杆的另一端通过
外翼下转轴与外翼下连接杆转动连接。
6.进一步地，限位支架与机架固定连接，第一接触开关、第二接触开关均固定在限位支架上，第一接触开关、第二接触开关分别设置在内翼转动杆的上侧、下侧。
7.进一步地，内翼大齿轮上设有5个孔。
8.进一步地，外翼板的形状为弧形。
9.进一步地，每一外翼主体中外翼板的数量至少为6片。
10.进一步地，内翼转动杆、外翼下连接杆、外翼上连接杆、外翼推杆、外翼第一转动杆、外翼第二转动杆、外翼第三转动杆、内翼第一连接杆、内翼第二连接杆和内翼第三连接杆均采用碳纤维材料制成。
11.进一步地，内翼板、外翼板均采用epp泡沫材料制成。
12.进一步地，该装置包含2套内翼主体、外翼主体、外翼驱动机构和内翼驱动机构，且关于机架对称设置。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）具有外翼可折功能，提升飞行效率。当内翼主体接近外翼主体的一端，达到最下端，开始向上摆动时，电动推杆向外推出，实现外翼主体与内翼主体相折叠，减少受力面积，减小运动阻力；当内翼主体接近外翼主体的一端，达到最上端，开始向下摆动时，电动推杆向内拉动，相对于内翼主体外翼主体呈现展开状态，增大受力面积，增加飞行升力。
14.（2）具有兜风排风功能，提升飞行效率。当内翼主体接近外翼主体的一端，达到最下端，开始向上摆动时，电动推杆向外推出，相邻外翼板之间形成排风通道，空气从排风通道中排除，实现排风功能，减小飞行阻力；当内翼主体接近外翼主体的一端，达到最上端，开始向下摆动时，电动推杆向内拉动，相邻外翼板之间相贴合，将空气兜住，实现兜风功能，提升飞行升力。
15.（3）通过一个外翼驱动机构同时实现外翼展开折叠与兜风排风两个功能。在外翼展开或折叠的同时，排风通道关闭或打开，有效减小了飞行阻力，增加了飞行升力，提高了飞行效率。
16.（4）本装置具有结构简单、运动平稳、准确传感等特点。内翼驱动机构中一个内翼电机带动内翼主体运动，结构简单紧凑，多连杆机构便于实现内翼主体的平稳运动；第一接触开关与第二接触开关准确传感内翼主体的运动位置，便于控制外翼驱动机构的运动。
附图说明
17.图1为仿鸟扑翼飞行装置外翼主体展开过程中的机构示意图；图2为图1中i处的局部放大图；图3为图1中ii处的局部放大图；图4为仿鸟扑翼飞行装置外翼主体折叠过程中的机构示意图；图5为图4中iii处的局部放大图；图6为图4中iv中的局部放大图。
18.图中：1、机架；100、内翼主体；101、内翼转动杆；102、内翼板；
200、外翼主体；201、外翼下连接杆；202、外翼上连接杆；203、外翼板；204、外翼下转轴；205、外翼上转轴；206、排风通道；300、外翼驱动机构；301、电动推杆；302、外翼推杆；303、外翼第一转动杆；304、外翼第二转动杆；305、中间转动轴；306、外翼第三转动杆；400、内翼驱动机构；401、内翼电机；402、内翼电机齿轮；403、内翼大齿轮；404、内翼第一连接杆；405、内翼第二连接杆；406、内翼第三连接杆；500、限位支架；501、第一接触开关；502、第二接触开关。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.请参阅图1-图6，本发明提供一种具有外翼可折与兜风排风功能的仿鸟扑翼飞行装置技术方案：一种具有外翼可折与兜风排风功能的仿鸟扑翼飞行装置，包括机架1、内翼主体100、外翼主体200、外翼驱动机构300和内翼驱动机构400；内翼主体100包括内翼转动杆101和内翼板102，内翼转动杆101的一端与机架1转动连接，内翼板102固定在内翼转动杆101上；外翼主体200包括外翼下连接杆201、外翼上连接杆202、若干外翼板203、若干外翼下转轴204和若干外翼上转轴205，外翼下连接杆201转动连接内翼转动杆101，若干外翼板203沿外翼下连接杆201的长度方向依次排列，每一外翼板203上均转动连接外翼下转轴204和外翼上转轴205，每一外翼下转轴204和外翼上转轴205分别和外翼下连接杆201、外翼上连接杆202转动连接；内翼驱动机构400包括内翼电机401、内翼电机齿轮402、内翼大齿轮403、内翼第一连接杆404、内翼第二连接杆405和内翼第三连接杆406，内翼电机401与机架1固定连接，内翼电机401的转轴上固定连接内翼电机齿轮402，内翼大齿轮403与机架1转动连接，任意一边扑翼的内翼大齿轮403与内翼电机401齿轮相外啮合，两边扑翼的内翼大齿轮403相外啮合，内翼第一连接杆404的一端与内翼大齿轮403转动连接，内翼第一连接杆404的另一端与内翼第二连接杆405、内翼第三连接杆406的一端复合转动连接，内翼第二连接杆405的另一端与机架1转动连接，内翼第三连接杆406的另一端与内翼转动杆101转动连接；外翼驱动机构300包括电动推杆301、外翼推杆302、外翼第一转动杆303、外翼第二转动杆304、外翼第三转动杆306和中间转动轴305，电动推杆301的一端转动固定在内翼转动杆101上，电动推杆301的另一端固定连接外翼推杆302的一端，外翼推杆302的另一端复合转动连接外翼第一转动杆303的一端、外翼第二转动杆304的一端，外翼第一转动杆303的另一端通过外翼上转轴205与外翼上连接杆202的一端转动连接，外翼第二转动杆304的中间位置通过中间转动轴305与内翼转动杆101转动连接，外翼第二转动杆304远离外翼推杆302的一端与外翼第三转动杆306的一端转动连接，外翼第三转动杆306的另一端通过外翼下转轴204与外翼下连接杆201转动连接。
21.限位支架500与机架1固定连接，第一接触开关501、第二接触开关502均固定在限位支架500上，第一接触开关501、第二接触开关502分别设置在内翼转动杆101的上侧、下侧。
22.内翼大齿轮403上设有5个孔，减轻重量。
23.外翼板203的形状为弧形。
24.每一外翼主体200中外翼板203的数量至少为6片。
25.内翼转动杆101、外翼下连接杆201、外翼上连接杆202、外翼推杆302、外翼第一转动杆303、外翼第二转动杆304、外翼第三转动杆306、内翼第一连接杆404、内翼第二连接杆405和内翼第三连接杆406均采用碳纤维材料制成。
26.内翼板102、外翼板203均采用epp泡沫材料制成。
27.该装置包含2套内翼主体100、外翼主体200、外翼驱动机构300和内翼驱动机构400，且关于机架1对称设置。
28.当扑翼机构下摆至最低端需要再次上摆时，需要将外翼主体200向内翼主体100方向折叠，此时电动推杆301的推杆往外推出，从而带动外翼推杆302移动，外翼推杆302推动外翼第一转动杆303和外翼第二转动杆304转动，外翼第二转动杆304带动外翼第三转动杆306转动，从而带动外翼下连接杆201、外翼上连接杆202转动，实现外翼主体200的折叠，同时打开相邻外翼板203之间的排风通道206，从而减小空气阻力，提升飞行效率。
29.同理，当扑翼机构上摆至最高端需要再次下摆时，电动推杆301的推杆往内拉回，内翼主体100相对于外翼主体200处于展开状态，相邻外翼板203之间相互贴合，整个扑翼机构上、下表面的空气无法经过扑翼内部流动，增加其下方受到的升力，从而实现仿鸟扑翼机器人的上升。
30.内翼电机401带动内翼电机齿轮402转动，内翼电机齿轮402带动其中一个内翼大齿轮403转动，该内翼大齿轮403与另外一个内翼大齿轮403相外啮合，从而实现一个内翼电机齿轮402带动两个内翼大齿轮403转动。内翼大齿轮403带动内翼第一连接杆404转动，内翼第一连接杆404带动内翼第二连接杆405和内翼第三连接杆406转动，内翼第三连接杆406的转动带动内翼转动杆101转动，从而实现内翼转动杆101的往复摆动。
31.内翼转动杆101往复摆动过程中，内翼转动杆101与第一接触开关501接触时，表示扑翼机构上摆至最高点，此时控制系统接收到第一接触开关501的信号，发出信号将外翼主体200展开。内翼转动杆101与第二接触开关502接触时，表示扑翼机构下摆至最低点，此时控制系统接收到第二接触开关502发出的信号，发出信号将外翼主体200折叠。
32.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。