本發(fā)明涉及仿生機械領(lǐng)域，具體涉及一種兩段式撲翼仿生鳥。

背景技術(shù)：

1、從始祖鳥的出現(xiàn)到現(xiàn)在，在這億萬年的漫長進(jìn)化過程中，鳥類形成了許多卓有成效的導(dǎo)航、識別、計算、能量轉(zhuǎn)換等系統(tǒng)，其靈敏性、高效性、準(zhǔn)確性、抗干旱性都另人驚嘆不已。人們研究這些結(jié)構(gòu)和功能原理并加以模擬，用來改善現(xiàn)有的或創(chuàng)造新的機械、儀器、工藝，這就是仿生學(xué)研究的一項重要內(nèi)容。

2、鳥類有高超的飛行本領(lǐng)，當(dāng)然現(xiàn)代的飛機在很多性能上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鳥類，可是在節(jié)約能源上，在靈巧性上就相形見絀了。如一只鳥連續(xù)在海洋上空飛行4000多公里，體重減輕0.06公斤；小巧的蜂鳥不僅能垂直起落，而且在吮吸花蜜時能取直立姿勢，懸在空中進(jìn)退自如，靈活異常。對這些特殊功能的研究利用，將會使飛機的性能進(jìn)一步得到改進(jìn)。

3、如野鴨能悠然自得地在飛行在9500米的半高空,而人在登上4500米時呼吸已經(jīng)感到很困難了。研究鳥為什么會在空氣稀薄的條件下腦血管依然暢通，可對人類在供氧不足的環(huán)境中正常生活和延長生命有重要意義。

4、鴿子在仿生學(xué)方面有很大的貢獻(xiàn)。它的腿上有一個小巧而靈敏的感受地震的特殊結(jié)構(gòu)，人們根據(jù)它的原理仿制出一種新的地震儀，使地震預(yù)報更加準(zhǔn)確。它的眼睛有著特殊的識別本領(lǐng)，這是由于它的視網(wǎng)膜上有6種功能專一的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞:葉亮度檢測器、普通邊檢測器、凸邊檢測器、方向檢測器、垂直邊檢測器、水平檢測器，人們模仿它視網(wǎng)膜上的細(xì)胞結(jié)構(gòu)制成的鴿眼電子模型，雖結(jié)構(gòu)還不及它的復(fù)雜和完善，但安裝在警戒雷達(dá)上、應(yīng)用于電子計算機處理有關(guān)數(shù)據(jù)方面已有廣闊的前景。

5、鳥類的歷史遠(yuǎn)長于人類，但他們至今尚未滅絕，并且擁有著人們夢寐以求的飛翔能力。因此，仿生鳥類機器具有相當(dāng)長遠(yuǎn)的意義，我們能在鳥類的結(jié)構(gòu)和運動模式上收獲大量的信息，最終造福于人類。

6、使用仿生鳥需要解決裝置的輕量化設(shè)計和氣動性設(shè)計。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述背景，本發(fā)明的目的是開發(fā)一種兩段式撲翼仿生鳥，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

2、本發(fā)明的具體方案如下：

3、一種兩段式撲翼仿生鳥，所述兩段式撲翼仿生鳥具有輕量化機身1、翅膀2和尾翼3，所述翅膀2通過翅膀驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動模仿鳥類飛行時的撲打翅膀的動作，所述尾翼3通過尾翼驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動模仿鳥類飛行時的調(diào)整尾部的動作，在所述兩段式撲翼仿生鳥上還設(shè)置有用于控制翅膀驅(qū)動機構(gòu)和尾翼驅(qū)動機構(gòu)的電控系統(tǒng)模塊。

4、進(jìn)一步地，所述翅膀驅(qū)動機構(gòu)包括固定在所述機身1上的無刷電機4，在所述無刷電機4的輸出軸上固定有驅(qū)動輪5，所述驅(qū)動輪5通過過渡輪6與傳動輪7傳動連接，在所述機身1的兩側(cè)均設(shè)置有傳動輪7，所述傳動輪7上偏心的鉸接有連桿8，所述連桿8的一端通過無杯球頭9與所述傳動輪7鉸接，所述連桿8的另一端通過無杯球頭9與翅膀關(guān)節(jié)一10鉸接，所述翅膀關(guān)節(jié)一10的一端與二孔板11鉸接，所述二孔板11固定在所述機身1上，所述翅膀關(guān)節(jié)一10的另一端上固定有主骨架14，在所述連桿8的中部鉸接有骨架一12，所述骨架一12的另一端交接有內(nèi)翅膀骨架15，所述主骨架14和所述內(nèi)翅膀骨架15均與骨架二16的端部鉸接，在所述骨架二16上固定有外翅膀骨架17，處于所述機身1兩側(cè)的所述骨架一12與連接件13的端部鉸接；在所述內(nèi)翅膀骨架15和所述外翅膀骨架17上連接有翅膀布18，所述翅膀布18為一整體，處于所述機身1兩側(cè)的翅膀布18在所述機身1的上方連接。

5、進(jìn)一步地，所述連接件13為一整體或所述連接件13包括連接板13.1和連接桿13.2，所述連接板13.1與所述機身1固定，在所述連接板13.1的兩側(cè)均鉸接有連接桿13.2，所述連接桿13.2與所述骨架一12鉸接。

6、進(jìn)一步地，在所述機身1的后側(cè)固定有舵機一19，所述舵機一19連接有舵機連桿20，所述舵機連桿20通過拉桿21與鉸接在所述機身1尾部的連接架22鉸接，所述拉桿21可拉動所述連接架22在所述機身1上旋轉(zhuǎn)；在所述連接架22上設(shè)置有舵機二23，所述舵機二23的輸出與轉(zhuǎn)盤24連接，在所述轉(zhuǎn)盤24固定有多個碳棒25，在所述碳棒25上設(shè)置有尾翼布26；處于兩側(cè)的碳棒作為主碳棒，其直徑為4mm；處于中部的四個碳棒為副碳棒，其直徑為2mm。

7、進(jìn)一步地，在翅膀布18上內(nèi)翅膀與外翅膀的折疊處開設(shè)有供所述骨架二16的端部伸出的開口，使得內(nèi)翅膀與外翅膀在拍打時更加的靈活，增強了撲打時飛行效果。

8、進(jìn)一步地，所述連桿8與所述傳動輪7鉸接處的中點與所述傳動輪7的旋轉(zhuǎn)軸之間的距離為do，兩個所述翅膀布18連接處的區(qū)域最低點在最上位置和最下位置之間的距離為dm，則所述翅膀布18的振動幅度對氣動性的影響因素可表示為：

9、

10、其中，為dm的影響系數(shù)，為do的影響系數(shù)，為dm增加的余量的影響系數(shù)，λ1為dm與do的轉(zhuǎn)換系數(shù)；

11、考慮到兩個翅膀布18連接處的拉伸和擠壓對氣動性的影響，

12、δdmin＜dm-λ1·2do≤δdmax，

13、δdmax為的最大差值，δdmin為的最小差值。

14、進(jìn)一步地，為了增強翅膀布18的氣動性，在所述翅膀布18上設(shè)置有皺紋，從所述翅膀布18上內(nèi)翅膀與外翅膀的折疊處將內(nèi)翅膀劃分為區(qū)域一，將外翅膀劃分為區(qū)域二，因此皺紋的分布對氣動性的影響因素可表示為：

15、

16、其中，k1為覆蓋率的影響系數(shù)、k2為集中度的影響系數(shù)、k3為皺紋的中部距離的影響系數(shù)、ρ1區(qū)域一中皺紋的覆蓋率、為ρ1的平均值、σ1區(qū)域一中皺紋的集中度、p1為區(qū)域一的皺紋的中部到機身的距離、為p1的平均值、ρ2區(qū)域二中皺紋的覆蓋率、為ρ2平均值、σ2區(qū)域二中皺紋的集中度、p2為區(qū)域二的皺紋的中部到折疊處的距離、為p2的平均值。

17、進(jìn)一步地，綜合振動幅度對氣動性的影響因素fa和皺紋的分布對氣動性的影響因素fw，

18、

19、α、β為設(shè)定的比例參數(shù)。

20、進(jìn)一步地，所述翅膀布18和所述尾翼布26均采用風(fēng)箏布材料。

21、進(jìn)一步地，所述電控系統(tǒng)模塊與遠(yuǎn)程遙控器通信。

22、本發(fā)明是提供一種兩段式撲翼仿生鳥(飛行器)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，其操作方便，飛行姿態(tài)接近正常鳥類，可實現(xiàn)在空中的自由轉(zhuǎn)向。且實現(xiàn)了輕量化和提高氣動性的目的，提高了飛行的機動性，更進(jìn)一步提高了控制的便利性；由于輕量化和氣動性的提高，本發(fā)明的兩段式撲翼仿生鳥能夠適用于多種使用環(huán)境。

技術(shù)特征：

1.一種兩段式撲翼仿生鳥，其特征在于：所述兩段式撲翼仿生鳥具有輕量化機身(1)、翅膀(2)和尾翼(3)，所述翅膀(2)通過翅膀驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動模仿鳥類飛行時的撲打翅膀的動作，所述尾翼(3)通過尾翼驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動模仿鳥類飛行時的調(diào)整尾部的動作，在所述兩段式撲翼仿生鳥上還設(shè)置有用于控制翅膀驅(qū)動機構(gòu)和尾翼驅(qū)動機構(gòu)的電控系統(tǒng)模塊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩段式撲翼仿生鳥，其特征在于：所述翅膀驅(qū)動機構(gòu)包括固定在所述機身(1)上的無刷電機(4)，在所述無刷電機(4)的輸出軸上固定有驅(qū)動輪(5)，所述驅(qū)動輪(5)通過過渡輪(6)與傳動輪(7)傳動連接，在所述機身(1)的兩側(cè)均設(shè)置有傳動輪(7)，所述傳動輪(7)上偏心的鉸接有連桿(8)，所述連桿(8)的一端通過無杯球頭(9與所述傳動輪(7)鉸接，所述連桿(8)的另一端通過無杯球頭(9)與翅膀關(guān)節(jié)一(10)鉸接，所述翅膀關(guān)節(jié)一(10)的一端與二孔板(11)鉸接，所述二孔板(11)固定在所述機身(1)上，所述翅膀關(guān)節(jié)一(10)的另一端上固定有主骨架(14)，在所述連桿(8)的中部鉸接有骨架一(12)，所述骨架一(12)的另一端交接有內(nèi)翅膀骨架(15)，所述主骨架(14)和所述內(nèi)翅膀骨架(15)均與骨架二(16)的端部鉸接，在所述骨架二(16)上固定有外翅膀骨架(17)，處于所述機身(1)兩側(cè)的所述骨架一(12)與連接件(13)的端部鉸接；在所述內(nèi)翅膀骨架(15)和所述外翅膀骨架(17)上連接有翅膀布(18)，所述翅膀布(18)為一整體，處于所述機身(1)兩側(cè)的翅膀布(18)在所述機身(1)的上方連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種兩段式撲翼仿生鳥，其特征在于：所述連接件(13)為一整體或所述連接件(13)包括連接板(13.1)和連接桿(13.2)，所述連接板(13.1)與所述機身(1)固定，在所述連接板(13.1)的兩側(cè)均鉸接有連接桿(13.2)，所述連接桿(13.2)與所述骨架一(12)鉸接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種兩段式撲翼仿生鳥，其特征在于：在所述機身(1)的后側(cè)固定有舵機一(19)，所述舵機一(19)連接有舵機連桿(20)，所述舵機連桿(20)通過拉桿(21)與鉸接在所述機身(1)尾部的連接架(22)鉸接，所述拉桿(21)可拉動所述連接架(22在所述機身(1)上旋轉(zhuǎn)；在所述連接架(22)上設(shè)置有舵機二(23)，所述舵機二(23)的輸出與轉(zhuǎn)盤(24)連接，在所述轉(zhuǎn)盤(24)固定有多個碳棒(25)，在所述碳棒(25)上設(shè)置有尾翼布(26)；處于兩側(cè)的碳棒作為主碳棒，其直徑為4mm；處于中部的四個碳棒為副碳棒，其直徑為2mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種兩段式撲翼仿生鳥，其特征在于：在翅膀布(18)上內(nèi)翅膀與外翅膀的折疊處開設(shè)有供所述骨架二(16)的端部伸出的開口，使得內(nèi)翅膀與外翅膀在拍打時更加的靈活，增強了撲打時飛行效果。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種兩段式撲翼仿生鳥，其特征在于：所述連桿(8)與所述傳動輪(7)鉸接處的中點與所述傳動輪(7)的旋轉(zhuǎn)軸之間的距離為do，兩個所述翅膀布(18)連接處的區(qū)域最低點在最上位置和最下位置之間的距離為dm，則所述翅膀布(18)的振動幅度對氣動性的影響因素可表示為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種兩段式撲翼仿生鳥，其特征在于：為了增強翅膀布(18)的氣動性，在所述翅膀布(18)上設(shè)置有皺紋，從所述翅膀布(18)上內(nèi)翅膀與外翅膀的折疊處將內(nèi)翅膀劃分為區(qū)域一，將外翅膀劃分為區(qū)域二，因此皺紋的分布對氣動性的影響因素可表示為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種兩段式撲翼仿生鳥，其特征在于：綜合振動幅度對氣動性的影響因素fa和皺紋的分布對氣動性的影響因素fw，

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種兩段式撲翼仿生鳥，其特征在于：所述翅膀布(18)和所述尾翼布(26)均采用風(fēng)箏布材料。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種兩段式撲翼仿生鳥，其特征在于：所述電控系統(tǒng)模塊與遠(yuǎn)程遙控器通信。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種兩段式撲翼仿生鳥，所述兩段式撲翼仿生鳥具有輕量化機身1、翅膀2和尾翼3，所述翅膀2通過翅膀驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動模仿鳥類飛行時的撲打翅膀的動作，所述尾翼3通過尾翼驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動模仿鳥類飛行時的調(diào)整尾部的動作，在所述兩段式撲翼仿生鳥上還設(shè)置有用于控制翅膀驅(qū)動機構(gòu)和尾翼驅(qū)動機構(gòu)的電控系統(tǒng)模塊。本發(fā)明是提供一種兩段式撲翼仿生鳥(飛行器)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，其操作方便，飛行姿態(tài)接近正常鳥類，可實現(xiàn)在空中的自由轉(zhuǎn)向。且實現(xiàn)了輕量化和提高氣動性的目的，提高了飛行的機動性，更進(jìn)一步提高了控制的便利性；由于輕量化和氣動性的提高，本發(fā)明的兩段式撲翼仿生鳥能夠適用于多種使用環(huán)境。

技術(shù)研發(fā)人員：王瀚超,郭穎穎,張德文,鄭瑜,莊喬淋,張文豐,洪慶亨
受保護(hù)的技術(shù)使用者：龍巖學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2