仿生蝴蝶飞行器

本发明涉及飞行机器人，尤其涉及一种仿生机器人。

背景技术：

1、随着科技不断进步，仿生学作为一门研究生物形态、功能和行为的学科，吸引了越来越多的关注和研究。在仿生学的领域中，仿生蝴蝶作为一种研究对象具有重要意义中。

2、蝴蝶作为昆虫界的美丽代表之一，拥有独特的翅膀结构和飞行方式，英法了人们的好奇心和探索欲望。仿生蝴蝶的研究旨在通过对蝴蝶翅膀的结构和形态进行分析，借鉴其特点来改进工程设计和技术应用，有助于提高飞行器的性能和效率。

3、仿生蝴蝶的研究主要集中在两个方面：翅膀结构和飞行机制。蝴蝶翅膀的结构具有轻盈、坚韧和柔性的特点，这使得蝴蝶能够在空中快速、灵活地飞行。

4、然而，当前大多数的扑翼装置采用的传动方式依然是齿轮传动，其可靠性较低其且机械结构较为复杂。目前仿扑翼翅膀的柔性变形不可控都是被动变形，极少数实现了主动变形但只是整体的变形而非全部可控的变形，因为目前还不能制作出像扑翼一样的翅膀，背部肌肉，关节等关键的零件。最终造成制造技术的限制导致理论计算与实际测试会产生巨大的偏差，无法随理论研究成果进行验证。

技术实现思路

1、针对现有技术中仿生蝴蝶飞行器在飞行时，由于续航时间不够长，影响持续飞行能力，并且也增加了控制转向的技术问题。本发明提供了一种仿生机器人，其采用圆柱凸轮机构进行传动，将旋转转换成仿生蝴蝶飞行器的翅膀拍动，来提供动力行进，在转向过程中，通过绕线转向机构可以更好地实现转向，且伸缩卡扣与套筒的设计更好地节省了电量，保证仿生蝴蝶飞行器的续航能力。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种仿生蝴蝶飞行器，其包括机架、驱动机构、圆柱凸轮机构、绕线转向机构、翅膀。

3、所述驱动机构包括驱动源1、齿轮及传动轴，所述驱动源1设置于所述机架，所述传动轴属于所述驱动源1。

4、所述圆柱凸轮机构包括齿轮、圆柱凸轮、滑块连杆和轴承，所述机构设置于所述机架的一端，对应驱动源1；所述滑块连杆的一端设置于所述圆柱凸轮凹槽中，且能在所述圆柱凸轮机构的带动下上下移动；所述滑块连杆的另一端设置于于翅膀摆动件的滑块槽，所述翅膀摆件铰接于所述机架的尾部；且所述滑块连杆的中部穿过于所述机架，通过机架限制滑块连杆在其他方向上的运动。

5、所述绕线转向机构包括两组线、绕线盘、驱动源2、三个连接件、伸缩卡扣、翅膀及套筒，伸缩卡扣包括两个零件，驱动源2置于机架上，绕线盘位于驱动源2传动轴上，套筒与套筒板固连并一同粘连在摆动件上，其中一组线的一端粘连于前翅的翅杆上，通过两个连接件对其进行限位，经过套筒后另一端绑在伸缩卡扣零件2上，另一组线绑在伸缩卡扣零件1上，通过连接件限位后缠绕在绕线盘上。

6、优选的，所述齿轮与传动轴固连，能在所述驱动源1的带动下旋转，且沿所述机架的垂直方向设置。

7、优选的，所述齿轮与圆柱凸轮固连，齿轮与齿轮啮合，将力传递给圆柱凸轮机构。

8、优选的，所述驱动源2旋转带动绕线盘旋转使线收紧，伸缩卡扣零件1被一组线扯动后带动伸缩卡扣零件2一起向图8的右运动，最后与套筒的右端卡住，驱动源2停止旋转，线停止收紧，而另一组线扯动翅杆使翅膀形状发生改变实现转向。

9、优选的，所述驱动源2螺栓连接于舵机架，且所述舵机架从所述机架尾部放入后粘连于所述机架上。

10、优选的，电路板粘连于电池上，所述电池粘连于电池架，所述电池架从所述机架尾部放入后粘连于所述机架上。

11、优选的，所述套筒板粘连于所述摆动件上，所述翅膀粘连于所述摆动件上。

12、优选的，所述套筒与伸缩卡扣零件前端设计有助于结构的卡紧。

13、优选的，所述伸缩卡扣与套筒卡紧只需再次启动驱动源2就能使伸缩卡扣回到套筒的如图8所示方向的左端，恢复翅膀形状。

14、优选的，仿生蝴蝶飞行器整体结构呈对称分布。

15、优选的，绕线盘上只有一组线，从俯视图看，绕线盘顺时针旋转，线右端收紧、左端放松，右端翅膀变形，左端翅膀未变形；绕线盘逆时针旋转，线右端放松、左端收紧，右端翅膀未变形，左端翅膀变形。

16、优选的，所述机架还设置有能源控制模块，包括电池架、电池、电路板。

17、优选的，所述翅膀材料选用风筝尼龙布，强度高、抗撕裂、面料轻薄。

18、与现有技术相比，本发明实施例的仿生飞行器，具有如下有益效果：（1）设置有圆柱凸轮机构，只需设计适当的圆柱凸轮轮廓，便可使从动件得到任意的预期运动，而且结构简单紧凑、设计方便，且滑块连杆属于面接触低副结构，便于润滑、寿命长、传递动力大，可利用连杆实现较复杂的运动规律和运动轨迹；（2）通过设置绕线转向机构，使得仿生蝴蝶飞行器可以灵活转向。同时利用绕线盘缠绕线，可以实现驱动源2旋转时，线的一端收紧，另一端放松，便于控制仿生蝴蝶两边翅膀形状改变实现转向；同时摆动件下方粘连的套筒与伸缩卡扣的螺旋设计可以有效实现两组线的卡紧，使得翅膀保持形变，且不需要驱动源2持续运转，节约电能，保证飞行器的整体续航能力，也不会过多影响蝴蝶的机动性。

技术特征：

1.一种仿生蝴蝶飞行器，其特征在于，包括机架、驱动机构、圆柱凸轮机构、绕线转向机构；

2.根据权利要求1所述的仿生蝴蝶飞行器，其特征在于，所述齿轮(3)与传动轴固连，能在所述驱动源1(1)的带动下旋转，且沿所述机架的垂直方向设置。

3.根据权利要求1所述的仿生蝴蝶飞行器，其特征在于，所述齿轮(4)与圆柱凸轮(5)固连，齿轮(4)与齿轮(3)啮合，将力传递给圆柱凸轮机构。

4.根据权利要求1所述的仿生蝴蝶飞行器，其特征在于，转向时，驱动源2(2)旋转带动绕线盘(13)旋转使线收紧，伸缩卡扣零件1(18)被线(23)扯动后带动伸缩卡扣零件2(19)一起向一侧运动，最后与套筒(11)的端部卡住，驱动源2(2)停止旋转，线(23)停止收紧，而线(24)扯动翅杆使翅膀形状发生改变实现转向。

5.根据权利要求1所述的仿生蝴蝶飞行器，其特征在于，所述驱动源2(2)螺栓连接于舵机架(16)，且所述舵机架(16)从所述机架(7)尾部放入后螺栓于所述机架(7)上；电路板(17)粘连于电池(15)上，所述电池(15)粘连于电池架(14)，所述电池架(14)从所述机架(7)尾部放入后粘连于所述机架(7)上。

6.根据权利要求1所述的仿生蝴蝶飞行器，其特征在于，所述套筒板(10)粘连于所述摆动件(8)上，所述翅膀(9)粘连于所述摆动件(8)上。

7.根据权利要求1所述的仿生蝴蝶飞行器，其特征在于，所述伸缩卡扣零件设置有两个，伸缩卡扣零件1(18)、伸缩卡扣零件2(30)移动沿套筒(11)的轴线方向。

8.根据权利要求1所述的仿生蝴蝶飞行器，其特征在于，整体结构呈对称分布。

9.根据权利要求1所述的仿生蝴蝶飞行器，其特征在于，绕线盘(13)上只有一组线(23)，从俯视图看，绕线盘(13)顺时针旋转，线(23)右端收紧、左端放松，右端翅膀变形，左端翅膀未变形；绕线盘(13)逆时针旋转，线(23)右端放松、左端收紧，右端翅膀未变形，左端翅膀变形。

10.根据权利要求1所述的仿生蝴蝶飞行器，其特征在于，所述机架还设置有能源控制模块，包括电池架(14)、电池(15)、电路板(17)。

11.根据权利要求1所述的仿生蝴蝶飞行器，其特征在于，所述翅膀材料选用风筝尼龙布，强度高、抗撕裂、面料轻薄。

技术总结
本发明提供了一种仿生蝴蝶飞行器，其包括机架、驱动机构、圆柱凸轮机构、绕线转向机构。所述绕线转向机构包括两组线、绕线盘、驱动源2、三个连接件、伸缩卡扣、翅膀及套筒，伸缩卡扣包括两个零件，驱动源2置于机架上，绕线盘位于驱动源2传动轴上，套筒与套筒板固连并一同粘连在摆动件上，其中一组线的一端粘连于前翅的翅杆上，通过两个连接件对其进行限位，经过套筒后另一端绑在伸缩卡扣零件1上，另一组线绑在伸缩卡扣零件2上，通过连接件限位后缠绕在绕线盘上；转向时，驱动源2旋转使线收紧，伸缩卡扣零件2被线扯动后带动伸缩卡扣零件1一起向左运动，最后与套筒的前端卡住，驱动源2停止旋转，线停止收紧，而线扯动翅杆使翅膀形状发生改变实现转向。与现有技术相比，本发明提供的仿生机器人能避免转向过程中驱动源2一直运转，消耗过多的电量，成本低，具有创新性。

技术研发人员：吴国申,张珩力,杨帆,田芮绮,雷雪乐,雷宗睿
受保护的技术使用者：西南科技大学
技术研发日：20231103
技术公布日：2024/9/23