一种直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器及其控制方法

专利2025-03-31  11


本申请涉及飞行器,特别是涉及一种直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器及其控制方法。


背景技术:

1、蜻蜓是自然界飞行性能最为优越的生物之一,可以在空中任意地进行倒飞,侧飞,垂直飞行以及滑翔。由于蜻蜓优越的飞行性能,一直是仿生扑翼飞行器设计领域重要的研究对象。目前,扑翼飞行器主要的驱动方式是电机加传动机构的驱动方式,通过传动机构将电机的旋转运动转化为扑翼飞行器所需的扑动。但是,由于传动机构的存在,一方面增加了扑翼飞行器的质量与能量损耗,另一方面限制了扑翼飞行器的扑动频率与扑动角度,难以满足扑翼飞行器灵活的飞行需求。


技术实现思路

1、基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器及其控制方法。

2、第一方面,提供一种直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器,所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器包括:直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器本体、液滴放大静电驱动器和控制组件;所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器本体包括:机头(1)、机身(2)、两对机翼(4)以及尾翼(6);所述液滴放大静电驱动器包括刚体电极、可变形电极(10)和电介质液滴(24);所述机身(2)内部镂空,用于放置所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器的控制组件;所述机翼(4)通过第一连接件(3)与所述液滴放大静电驱动器连接,所述尾翼(6)通过第二连接件(5)与所述液滴放大静电驱动器连接;通过所述液滴放大静电驱动器的刚体电极、可变形电极(10)和电介质液滴(24),控制所述机翼(4)扑动以及所述尾翼(6)姿态,达到控制所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器飞行的目的。

3、第二方面,提供一种直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器的控制方法,所述控制方法应用于直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器,所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器包括:直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器本体、液滴放大静电驱动器和控制组件;所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器本体包括:机头(1)、机身(2)、两对机翼(4)以及尾翼(6);所述液滴放大静电驱动器包括刚体电极、可变形电极(10)和电介质液滴(24);所述机身(2)内部镂空,用于放置所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器的控制组件;所述机翼(4)通过第一连接件(3)与所述液滴放大静电驱动器连接,所述尾翼(6)通过第二连接件(5)与所述液滴放大静电驱动器连接;通过所述液滴放大静电驱动器的刚体电极、可变形电极(10)和电介质液滴(24),控制所述机翼(4)扑动以及所述尾翼(6)姿态,达到控制所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器飞行的目的。

4、上述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器及其控制方法,所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器包括:直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器本体、液滴放大静电驱动器和控制组件;所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器本体包括:机头(1)、机身(2)、两对机翼(4)以及尾翼(6);所述液滴放大静电驱动器包括刚体电极、可变形电极(10)和电介质液滴(24);所述机身(2)内部镂空,用于放置所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器的控制组件;所述机翼(4)通过第一连接件(3)与所述液滴放大静电驱动器连接,所述尾翼(6)通过第二连接件(5)与所述液滴放大静电驱动器连接;通过所述液滴放大静电驱动器的刚体电极、可变形电极(10)和电介质液滴(24),控制所述机翼(4)扑动以及所述尾翼(6)姿态,达到控制所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器飞行的目的。



技术特征:

1.一种直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器,其特征在于,所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器包括:直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器本体、液滴放大静电驱动器和控制组件;

2.根据权利要求1所述的直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器,其特征在于,所述刚体电极包括第一刚体电极和第二刚体电极;所述第一刚体电极包括:上刚体基底(8)、薄膜电极(11)和绝缘层(12);所述第二刚体电极包括:下刚体基底(9)、薄膜电极(11)和绝缘层(12);

3.根据权利要求2所述的直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器,其特征在于,所述液滴放大静电驱动器的驱动力为静电力,使用高介电常数的绝缘层薄膜,降低液滴放大静电驱动器的驱动电压,以产生所述静电力操控所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器的机翼与尾翼。

4.根据权利要求2所述的直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器,其特征在于,所述电介质液滴(24)防止在电极之间高电压使得空气发生电离,从而避免造成驱动力减小及驱动性能不稳定。

5.根据权利要求1所述的直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器,其特征在于,通过三维计算机辅助设计软件进行三维模型设计,得到所述机头(1)、所述机身(2)以及所述尾翼(6)的三维模型,并利用聚乳酸材料,通过3d打印机打印所述三维模型,得到所述机头(1)、所述机身(2)以及所述尾翼(6);使用碳纤维材料与pet薄膜制作所述机翼(4),使用碳纤维材料制作边框,将pet薄膜通过胶水粘结而成。

6.根据权利要求5所述的直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器,其特征在于,所述上刚体基底(8)和所述下刚体基底(9),由聚乳酸材料3d打印完成;

7.根据权利要求5所述的直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器,其特征在于,所述控制组件包括:无线控制模块、中央控制模块、高压输出模块以及高压控制模块;所述无线控制模块包括:遥控器和信号接收器;所述中央控制模块为微处理器;所述高压控制模块为高压光耦模块;所述高压输出模块包括依次连接的电池、开关、升压模块、电压控制模块和高压电源;所述遥控器连接所述信号接收器;所述信号接收器连接所述微处理器;所述微处理器连接所述电压控制模块,所述微处理器连接所述高压光耦模块;所述高压光耦模块连接所述高压电源;

8.一种直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器的控制方法,其特征在于,所述控制方法应用于直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器,所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器包括:直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器本体、液滴放大静电驱动器和控制组件;所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器本体包括:机头(1)、机身(2)、两对机翼(4)以及尾翼(6);所述液滴放大静电驱动器包括刚体电极、可变形电极(10)和电介质液滴(24);所述机身(2)内部镂空,用于放置所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器的控制组件;所述机翼(4)通过第一连接件(3)与所述液滴放大静电驱动器连接,所述尾翼(6)通过第二连接件(5)与所述液滴放大静电驱动器连接;

9.根据权利要求8所述的直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器的控制方法,其特征在于,所述刚体电极包括第一刚体电极和第二刚体电极;所述第一刚体电极包括:上刚体基底(8)、薄膜电极(11)和绝缘层(12);所述第二刚体电极包括:下刚体基底(9)、薄膜电极(11)和绝缘层(12);

10.根据权利要求9所述的直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器的控制方法,其特征在于,所述方法还包括:


技术总结
本申请涉及一种直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器和直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器的控制方法,直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器包括:直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器本体、液滴放大静电驱动器和控制组件;所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器本体包括:机头(1)、机身(2)、两对机翼(4)以及尾翼(6);所述液滴放大静电驱动器包括刚体电极、可变形电极(10)和电介质液滴(24);所述机身(2)内部镂空,用于放置所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器的控制组件;所述机翼(4)通过第一连接件(3)与所述液滴放大静电驱动器连接,所述尾翼(6)通过第二连接件(5)与所述液滴放大静电驱动器连接;通过所述液滴放大静电驱动器的刚体电极、可变形电极(10)和电介质液滴(24),控制所述机翼(4)扑动以及所述尾翼(6)姿态,达到控制所述直驱式仿蜻蜓扑翼飞行器飞行的目的。

技术研发人员:郭江龙,秦德磊,刘彦菊,冷劲松
受保护的技术使用者:哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院)
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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