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专利号: 2019106501444
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 飞行器;航空;宇宙航行
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种弹跳扑翼机器人,包括机架、弹跳机构、复用驱动机构和扑翼机构;其特征在于:

所述的弹跳机构包括四根传动绳和四根弹腿;四根弹腿的内端均与机架的底部连接;所述的扑翼机构包括扑翼架、扑翼输入轴、扑翼输入齿轮、第一中间齿轮、第二中间齿轮、第三中间齿轮、扑翼输出齿轮和单侧扑翼组件;扑翼架与扑翼顶板固定;轴线水平设置的扑翼输入轴支承在扑翼架的中部;扑翼输入齿轮与扑翼输入轴固定;两个扑翼输出齿轮分别支承的扑翼架的两端;第一中间齿轮、第二中间齿轮及第三中间齿轮均支承在扑翼架上;第一中间齿轮及第二中间齿轮均与扑翼输入齿轮啮合;第三中间齿轮与第二中间齿轮啮合;第一中间齿轮、第三中间齿轮与两个扑翼输出齿轮分别啮合;单侧扑翼组件包括翼板、扑翼杆和翻转块;单侧扑翼组件共有两个;两个单侧扑翼组件与两个扑翼输出齿轮分别对应;翻转块与对应扑翼输出齿轮偏心构成转动副;翼板固定在扑翼杆的外端;扑翼杆翻转块构成滑动副;

两个单侧扑翼组件的扑翼杆内端均与扑翼架铰接;

所述的复用驱动机构包括弹跳传动组件、扑翼传动组件、动力源组件和传动切换组件;

弹跳传动组件包括弹跳传动轴、绞车轴、传动绳、中心输入齿轮、中心输出齿轮、四个绞车齿轮、四个定滑轮和四个绞车齿轮轴;弹跳传动轴支承在机架上;中心输出齿轮及中心输入齿轮均固定在弹跳传动轴上;四根绞车轴均支承在弹跳底板的顶面,且沿中心输出齿轮的周向均布;四个绞车齿轮与四根绞车轴的底端分别固定,且均与中心输出齿轮啮合;四个定滑轮分别支承在机架上;四根绞车轴上均绕置有传动绳;四根传动绳的内端与四根绞车轴分别固定,外端分别绕过四个定滑轮,并与四根弹腿的外端分别固定;

所述的扑翼传动组件包括第一扑翼传动轴、第一扑翼齿轮和传动连接组件;第一扑翼传动轴支承的机架上;第一扑翼齿轮固定在第一扑翼传动轴上;第一扑翼传动轴与扑翼输入轴通过传动连接组件传递转矩;

所述的动力源组件包括电机、主动轴、第一主动齿轮和第二主动齿轮;主动轴支承在机架的顶部;第一主动齿轮、第二主动齿轮均与主动轴固定;主动轴由电机驱动;

所述的传动切换组件包括切换轴、第一切换齿轮、第二切换齿轮、第三切换齿轮、切换环和切换电磁铁;竖直设置的切换轴与机架构成圆柱副;切换环套置在切换轴上,且与切换轴固定;切换电磁铁与机架固定且位于切换环的上方;第一切换齿轮、第二切换齿轮、第三切换齿轮均固定在切换轴上;

所述的切换轴处于下极限位置的状态下,第二切换齿轮与第二主动齿轮啮合,第三切换齿轮与中心输入齿轮啮合;切换轴处于上极限位置的状态下,第一切换齿轮与第一主动齿轮啮合,第二切换齿轮与第一扑翼齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的一种弹跳扑翼机器人,其特征在于:所述的弹跳机构还包括四个舵机;四根弹腿分别位于机架底部的四个角;四个舵机固定在机架的底部;四个舵机的输出轴与四根弹腿的内端分别固定。

3.根据权利要求1所述的一种弹跳扑翼机器人,其特征在于:所述的切换环为磁性材料;切换电磁铁采用环形电磁铁,套置在切换轴上。

4.根据权利要求1所述的一种弹跳扑翼机器人,其特征在于:所述的弹腿采用的材质为橡胶;所述的弹腿呈C形;弹腿的内端均开设有穿绳孔;位于机架头端、尾端的弹腿开口方向相对设置;所述的传动绳采用钢丝绳;传动绳分别穿过四根弹腿内端的穿绳孔。

5.根据权利要求1所述的一种弹跳扑翼机器人,其特征在于:所述的传动连接组件包括第二扑翼传动轴、第二扑翼齿轮、第三扑翼齿轮、带轮和传动带;所述的第二扑翼传动轴支承的机架上;两个带轮与第一扑翼传动轴、第二扑翼传动轴分别固定,且通过传动带连接;

第一扑翼齿轮固定在第一扑翼传动轴上;第二扑翼齿轮固定在第二扑翼传动轴上;第三扑翼齿轮固定在扑翼输入轴上;第二扑翼齿轮与第三扑翼齿轮啮合。

6.根据权利要求1所述的一种弹跳扑翼机器人,其特征在于:所述的扑翼杆由一端端部固定在一起的传动杆和翼部安装杆组成;传动杆与翼部安装杆组成一个钝角;翼板由连接在一起的主扇板和辅助板组成;主扇板与辅助板组成一个钝角;翼部安装杆与对应的主扇板固定;两个单侧扑翼组件内的翼板分别位于机架的两侧。

7.根据权利要求1所述的一种弹跳扑翼机器人,其特征在于:所述的第一中间齿轮、第二中间齿轮及第三中间齿轮的分度圆直径相等。

8.根据权利要求1所述的一种弹跳扑翼机器人,其特征在于:所述的机架包括依次间隔排列并固定在一起的弹跳底板、中间基础板和扑翼顶板;所述切换轴的上方及下方均设置有与机架固定的限位块。

9.根据权利要求2所述的一种弹跳扑翼机器人,其特征在于:还包括控制传感系统;所述的控制传感系统包括控制器、扭矩传感器、电机驱动器和倾角传感器;扭矩传感器位于弹跳传动轴的中部;倾角传感器固定在弹跳底板上;扭矩传感器、倾角传感器的信号输出端均与控制器连接;四个舵机的PWM波输入端与控制器的四个舵机控制接口分别连接;电机与控制器通过电机驱动器连接;切换电磁铁的控制接口与控制器通过继电器连接;控制器采用单片机。

10.如权利要求2所述的一种弹跳扑翼机器人的弹跳扑翼方法,其特征在于:步骤一、四个舵机转动,调节起跳角度;

步骤二、切换轴切换至下极限位置,电机转动,驱动四根绞车轴同步转动;

步骤三、切换轴切换至上极限位置,第三切换齿轮与中心输入齿轮分离,四根弹腿推动机架跳起;

同时,第一切换齿轮与第一主动齿轮啮合,第二切换齿轮与第一扑翼齿轮啮合,电机驱动扑翼输入轴转动,使得扑翼机构上的两块翼板上下翻动,形成扑翼动作,保持机架在空中的平衡;

步骤四、四根弹腿重新着陆时,电机停转,切换电磁铁端点,弹跳扑翼动作完成。

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