一种仿生蜂鸟扑翼飞行器的制作方法

本实用新型属于仿生机器人领域，具体是指一种仿生蜂鸟扑翼飞行器。

背景技术：

目前先进的仿生侦查设备正热火朝天发展，在西方国家已经有相关微型扑翼飞行器的成功研制和应用实例，而我国在这方面起步较晚，相关研究受限于伺服技术、能源等进展缓慢。

微型飞行器又称纳米飞行器或微纳米飞行器。微型飞行器定义为一种尺寸为15cm大小并能靠其自身能力飞行和完成各种探测任务的飞行器。微型飞行器是于20世纪90年代发展起来，其应用技术基本上已超出传统的飞机设计和空气动力技术的研究范畴，是对传统航空技术的一种挑战，同时它的出现也开拓了纳米技术和微机电系统技术在航空领域的应用。微型飞行器的发展和应用，必将推动国防科技工业的发展，并且具有广阔的民用前景。

蜂鸟是自然界里一种飞行性能极其优异的小型鸟类，具有高超的空中悬停技巧，飞行过程气动效率极高，具有很高的仿生学价值，蜂鸟不论身体保持什么样的角度，水平的、垂直的、或是倾斜的，而它的翅膀总是水平的，这是因为它的翅膀关节是可以旋转的。目前并未出现与蜂鸟相关的仿生飞行器记载。

技术实现要素：

为解决上述现有难题，本发明提供了一种高度仿生、操作便捷，可以保证视频防抖动的仿生蜂鸟扑翼飞行器。

本实用新型采取的技术方案如下：本实用新型一种仿生蜂鸟扑翼飞行器，包括主固定仿生壳体、降落支撑组件、仿生翅翼、翅翼驱动机构、微型控制器、倾角传感器、无线通讯模块、电源和导航定位模块，所述主固定仿生壳体为仿蜂鸟流线型设置，所述降落支撑组件设于主固定仿生壳体下端，所述翅翼驱动机构设于主固定仿生壳体内，所述仿生翅翼贯穿主固定仿生壳体两侧对称设于翅翼驱动机构上，所述微型控制器设于主固定仿生壳体内，所述电源固接设于主固定仿生壳体内且设于翅翼驱动机构上方，所述无线通讯模块、倾角传感器和导航定位模块设于主固定仿生壳体内且设于翅翼驱动机构下方，所述电源与翅翼驱动机构、微型控制器、倾角传感器、无线通讯模块和导航定位模块电连接，所述微型控制器与翅翼驱动机构、倾角传感器、无线通讯模块和导航定位模块电连接，所述翅翼驱动机构包括驱动固定板、齿轮固定架、驱动轴、斜向驱动齿轮一、斜向驱动齿轮二、中摆动铰接调速件、调速电推杆和驱动电机，所述驱动固定板固接设于主固定仿生壳体内，所述齿轮固定架设于驱动固定板上，所述驱动轴可转动设于齿轮固定架上，所述斜向驱动齿轮一和斜向驱动齿轮二固定套接设于驱动轴上，所述斜向驱动齿轮一和斜向驱动齿轮二平行设置且斜向驱动齿轮一与驱动轴倾斜设置，所述驱动固定板上设有调速滑动槽，所述中摆动铰接调速件滑动卡接设于调速滑动槽内，所述调速电推杆一端设于主固定仿生壳体侧壁，调速电推杆的另一端设于中摆动铰接调速件上，所述驱动电机设于驱动固定板上，驱动电机的输出轴端与驱动轴相连，所述中摆动铰接调速件包括滑动框和铰接设于滑动框中心位置的出的摆动铰接限位槽，所述仿生翅翼包括驱动卡接件、翅翼铰接拉动杆、摆动杆、翅翼框架和中支撑杆，所述翅翼铰接拉动杆一端铰接设于驱动固定板上，驱动卡接件的另一端铰接设于翅翼铰接拉动杆，所述驱动卡接件卡接设于斜向驱动齿轮一和斜向驱动齿轮二之间，所述摆动杆固接设于驱动卡接件上，所述摆动杆的另一端滑动贯穿摆动铰接限位槽设于主固定仿生壳体的外部，摆动铰接限位槽通过摆动杆摆动的圆心位置调节仿生翅翼的速度从而实现调速和转向，所述翅翼框架设于摆动杆上且设于主固定仿生壳体外，所述中支撑杆设于翅翼框架上，中支撑杆对翅翼框架起稳固支撑作用，所述翅翼框架下端设有压重，便于调节翅翼框架使其始终保持水平。

进一步地，翅翼驱动机构关于驱动固定板中线对称设有两组分别为翅翼驱动机构一和翅翼驱动机构二，翅翼驱动机构一与翅翼驱动机构二相啮合，所述仿生翅翼关于驱动固定板中线对称设有两组分别为仿生翅翼一和仿生翅翼二，所述仿生翅翼一设于翅翼驱动机构一上，所述仿生翅翼二设于翅翼驱动机构二上，翅翼驱动机构一带动仿生翅翼一急速摆动，翅翼驱动机构二带动仿生翅翼二急速摆动，通过翅翼驱动机构一和翅翼驱动机构二配合协同工作可高度模仿蜂鸟飞行。

进一步地，所述主固定仿生壳体下腹部设有摄像组件，所述摄像组件包括摄像固定架、摄像防护自调固定壳体和微型摄像头，所述摄像固定架设于主固定仿生壳体上，所摄像防护自调固定壳体铰接设于摄像固定架上，所述摄像防护自调固定壳体侧壁和顶壁设有气体腔，所述摄像防护自调固定壳体底壁设有压重腔，所述气体腔内设有氦气，所述压重腔内设有摄像调节压重，摄像调节压重便于保证摄像组件始终保持垂直，避免拍摄视频出现抖动，所述微型摄像头设于摄像防护自调固定壳体内，所述微型摄像头分别和微型控制器、无线通讯模块电连接，摄像防护自调固定壳体对微型摄像头起到防护作用。

进一步地，所述降落支撑组件包括l形降落支撑件和滑轮，所述l形降落支撑件对称设于主固定仿生壳体下端，所述滑轮设于l形降落支撑件下壁，滑轮和l形降落支撑件便于机器人直升直降。

进一步地，所述主固定仿生壳体为钛合金材料制成，整体质量轻且十分坚固；所述电源为聚合物锂电池，所述驱动电机为微型直流电动机。

进一步地，所述中支撑杆和翅翼框架为碳纤维材料制成，所述翅翼框架和中支撑杆上铺设有柔性聚酯薄膜。

进一步地，所述微型控制器为stm32单片机。

进一步地，所述无线通讯模块为gprs远程无线传输模块，在网络覆盖内区域内可以快速组建数据通讯，实现实时远程数据传输。

进一步地，所述斜向驱动齿轮一和驱动轴之间的夹角为120°-170°，保证仿生翅翼摆动幅度足够大。

进一步地，所述导航定位模块可为gps导航模块和北斗导航模块，优选地，所述导航定位模块为gps导航模块。

采用上述结构本实用新型取得的有益效果如下：本方案一种仿生蜂鸟扑翼飞行器设计合理，操作简便，高度仿生、操作便捷，可以保证视频防抖动，模仿蜂鸟扑动翅膀直升直落，易于装配、维修、改进，便于大批量生产从而降低生产成本。

附图说明

图1为本实用新型一种仿生蜂鸟扑翼飞行器主视图；

图2为本实用新型一种仿生蜂鸟扑翼飞行器胸鳍机构的结构示意图；

图3为本实用新型一种仿生蜂鸟扑翼飞行器胸鳍机构的俯视图；

图4为本实用新型一种仿生蜂鸟扑翼飞行器内部结构示意图。

其中，1、主固定仿生壳体，2、降落支撑组件，3、仿生翅翼，4、翅翼驱动机构，5、微型控制器，6、倾角传感器，7、无线通讯模块，8、电源，9、导航定位模块，10、驱动固定板，11、齿轮固定架，12、驱动轴，13、斜向驱动齿轮一，14、斜向驱动齿轮二，15、中摆动铰接调速件，16、调速电推杆，17、驱动电机，18、调速滑动槽，19、滑动框，20、摆动铰接限位槽，21、驱动卡接件，22、翅翼铰接拉动杆，23、摆动杆，24、翅翼框架，25、中支撑杆，26、压重，27、翅翼驱动机构一，28、翅翼驱动机构二，29、仿生翅翼一，30、仿生翅翼二，31、摄像组件，32、摄像固定架，33、摄像防护自调固定壳体，34、微型摄像头，35、气体腔，36、压重腔，37、摄像调节压重，38、l形降落支撑件，39、滑轮，40、柔性聚酯薄膜。

具体实施方式

下面结合具体实施对本专利的技术方案作进一步详细地说明，本实用新型所述的技术特征或连接关系没有进行详细描述的部分均为采用的现有技术。

以下结合附图，对本实用新型做进一步详细说明。

如图1-4所示，本实用新型一种仿生蜂鸟扑翼飞行器，包括主固定仿生壳体1、降落支撑组件2、仿生翅翼3、翅翼驱动机构4、微型控制器5、倾角传感器6、无线通讯模块7、电源8和导航定位模块9，所述主固定仿生壳体1为仿蜂鸟流线型设置，所述降落支撑组件2设于主固定仿生壳体1下端，所述翅翼驱动机构4设于主固定仿生壳体1内，所述仿生翅翼3贯穿主固定仿生壳体1两侧对称设于翅翼驱动机构4上，所述微型控制器5设于主固定仿生壳体1内，所述电源8固接设于主固定仿生壳体1内且设于翅翼驱动机构4上方，所述无线通讯模块7、倾角传感器6和导航定位模块9设于主固定仿生壳体1内且设于翅翼驱动机构4下方，所述电源8与翅翼驱动机构4、微型控制器5、倾角传感器6、无线通讯模块7和导航定位模块9电连接，所述微型控制器5与翅翼驱动机构4、倾角传感器6、无线通讯模块7和导航定位模块9电连接，所述翅翼驱动机构4包括驱动固定板10、齿轮固定架11、驱动轴12、斜向驱动齿轮一13、斜向驱动齿轮二14、中摆动铰接调速件15、调速电推杆16和驱动电机17，所述驱动固定板10固接设于主固定仿生壳体1内，所述齿轮固定架11设于驱动固定板10上，所述驱动轴12可转动设于齿轮固定架11上，所述斜向驱动齿轮一13和斜向驱动齿轮二14固定套接设于驱动轴12上，所述斜向驱动齿轮一13和斜向驱动齿轮二14平行设置且斜向驱动齿轮一13与驱动轴12倾斜设置，所述驱动固定板10上设有调速滑动槽18，所述中摆动铰接调速件15滑动卡接设于调速滑动槽18内，所述调速电推杆16一端设于主固定仿生壳体1侧壁，调速电推杆16的另一端设于中摆动铰接调速件15上，所述驱动电机17设于驱动固定板10上，驱动电机17的输出轴端与驱动轴12相连，所述中摆动铰接调速件15包括滑动框19和铰接设于滑动框19中心位置处的摆动铰接限位槽20，所述仿生翅翼3包括驱动卡接件21、翅翼铰接拉动杆22、摆动杆23、翅翼框架24和中支撑杆25，所述翅翼铰接拉动杆22一端铰接设于驱动固定板10上，驱动卡接件21铰接设于翅翼铰接拉动杆22的另一端，所述驱动卡接件21卡接设于斜向驱动齿轮一13和斜向驱动齿轮二14之间，所述摆动杆23固接设于驱动卡接件21上，所述摆动杆23的另一端滑动贯穿摆动铰接限位槽20设于主固定仿生壳体1的外部，所述翅翼框架24设于摆动杆23上且设于主固定仿生壳体1外，所述中支撑杆25设于翅翼框架24上，所述翅翼框架24下端设有压重26。

其中，翅翼驱动机构4关于驱动固定板10中线对称设有两组分别为翅翼驱动机构一27和翅翼驱动机构二28，翅翼驱动机构一27与翅翼驱动机构二28相啮合，所述仿生翅翼3关于驱动固定板10中线对称设有两组分别为仿生翅翼一29和仿生翅翼二30，所述仿生翅翼一29设于翅翼驱动机构一27上，所述仿生翅翼二30设于翅翼驱动机构二28上；所述主固定仿生壳体1下腹部设有摄像组件31，所述摄像组件31包括摄像固定架32、摄像防护自调固定壳体33和微型摄像头34，所述摄像固定架32设于主固定仿生壳体1上，所摄像防护自调固定壳体33铰接设于摄像固定架32上，所述摄像防护自调固定壳体33侧壁和顶壁设有气体腔35，所述摄像防护自调固定壳体33底壁设有压重腔36，所述气体腔35内设有氦气，所述压重腔36内设有摄像调节压重37，所述微型摄像头34设于摄像防护自调固定壳体33内，所述微型摄像头34分别和微型控制器5、无线通讯模块7电连接，；所述降落支撑组件2包括l形降落支撑件38和滑轮39，所述l形降落支撑件38对称设于主固定仿生壳体1下端，所述滑轮39设于l形降落支撑件38下壁；所述主固定仿生壳体1为钛合金材料制成；所述电源8为聚合物锂电池，所述驱动电机17为微型直流电动机。

所述中支撑杆25和翅翼框架24为碳纤维材料制成，所述翅翼框架24和中支撑杆25上铺设有柔性聚酯薄膜40；所述微型控制器5为stm32单片机；所述无线通讯模块7为gprs远程无线传输模块；所述斜向驱动齿轮一13和驱动轴12之间的夹角为120°-170°；所述导航定位模块为gps导航模块。

具体使用时，打开电源8，通过无线通讯模块7发送飞行指令给微型控制器5，微型控制器5控制驱动电机17、微型摄像头34、倾角传感器6、无线通讯模块7和导航定位模块9开始工作，驱动电机17带动驱动轴12转动，驱动轴12带动斜向驱动齿轮一13和斜向驱动齿轮二14同步转动，由于斜向驱动齿轮一13、斜向驱动齿轮二14和驱动轴12倾斜设置，斜向驱动齿轮一13和斜向驱动齿轮二14随驱动轴12转动时，斜向驱动齿轮一13和斜向驱动齿轮二14带动驱动卡接件21前后往复摆动，驱动卡接件21通过摆动杆23带动翅翼框架24前后往复摆动，仿生翅翼3前后摆动模仿蜂鸟翅膀扑动为仿生蜂鸟扑翼飞行器提供飞行动力使其直直上升飞行，摄像防护自调固定壳体33在摄像调节压重37的作用下带动微型摄像头34始终保持水平状态，避免微型摄像头34抖动影响摄像效果，微型控制器5控制微型摄像头34在飞行器飞行时拍摄视频并通过无线通讯模块7传送给用户，导航定位模块9可以实时定位显示飞行器的位置，通过倾角传感器6可以检测出飞行器的倾斜角度，当需要转向时，微型控制器5控制调速电推杆16带动滑动框19在调速滑动槽18内滑动，当需要向仿生翅翼一29的方向转向时，翅翼驱动机构一27的调速电推杆16收缩，翅翼驱动机构一27的调速电推杆16带动翅翼驱动机构一27的滑动框19在调速滑动槽18内滑动靠近仿生翅翼一29，由于摆动杆23贯穿摆动铰接限位槽20与翅翼框架24固接，摆动铰接限位槽20对摆动杆23起限位作用，摆动杆23与翅翼框架24固接一端的摆动幅度与摆动铰接限位槽20到驱动卡接件21的宽度相关，摆动铰接限位槽20到驱动卡接件21的宽度小，则摆动杆23与翅翼框架24固接一端摆动的扇形弧长大，翅翼框架24摆动幅度大，仿生翅翼3扑动速度快；摆动铰接限位槽20到驱动卡接件21的宽度大，则摆动杆23与翅翼框架24固接一端摆动的扇形弧长小，翅翼框架24摆动幅度小，仿生翅翼3扑动速度慢，此时仿生翅翼一29的速度小于仿生翅翼二30的速度，倾角传感器6检测飞行器倾角并实时发送给微型控制器5，当飞行器倾角大于上限值时，微型控制器5控制翅翼驱动机构一27内的调速电推杆16伸长从而增大仿生翅翼一29的扑动速度，避免飞行器坠落，当转向完成后微型控制器5控制翅翼驱动机构一27的调速电推杆16伸长复位并通过倾角传感器6检测飞行器是否水平，当飞行器倾角为零时，翅翼驱动机构一27的调速电推杆16停止伸长，飞行器保持水平飞行状态，同理，微型控制器5控制翅翼驱动机构二28的调速电推杆16收缩带动翅翼驱动机构二28的滑动框19在调速滑动槽18内滑动靠近仿生翅翼二30可使得飞行器向仿生翅翼二30的方向转向；当飞行器需要降落时，通过无线通讯模块7远程发送指令给微型控制器5，微型控制器5控制翅翼驱动机构一27和翅翼驱动机构二28的调速电推杆16收缩并带动滑动框19分别靠近仿生翅翼一29和仿生翅翼二30使得仿生翅翼一29和仿生翅翼二30的扑动速度减小，飞行器下落，降落时，l形降落支撑件38和滑轮39可对飞行器起到良好减震缓冲作用。

以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。