(19)国家知识产权局
(12)发明 专利申请
(10)申请公布号
(43)申请公布日
(21)申请 号 202211219521.7
(22)申请日 2022.09.30
(71)申请人 广东粤港澳大湾区黄埔材 料研究院
地址 510530 广东省广州市黄埔区连云 路
388号
(72)发明人 陈欣 邓昕晨 李康宝 杨晶晶
张通 杨小牛
(74)专利代理 机构 广州三环 专利商标代理有限
公司 44202
专利代理师 薛梦
(51)Int.Cl.
G06F 30/15(2020.01)
G06F 30/20(2020.01)
B64C 33/02(2006.01)
G06F 111/04(2020.01)G06F 119/14(2020.01)
(54)发明名称
一种两段式折叠翼驱动机构尺寸设计方法
(57)摘要
本发明涉及扑翼飞行器技术领域, 公开了本
发明提供了一种两段式折叠翼驱动机构尺寸设
计方法, 其包括以下步骤: S01、 对折叠翼 的驱动
机构进行运动学建模, 将折叠翼的机翼分为内翼
和外翼, 抽象出数学模型; S02、 建立内翼运动方
程, 建立外翼运动方程; S03、 建立内翼逆运动学
方程, 求出组成内翼的各个杆件的长度, 建立外
翼逆运动学方程, 求出组成外翼的各个杆件的长
度; S04、 进行仿真与计算, 选出最合适的杆件的
尺寸组合。 通过内翼和外翼极限角度反推连杆长
度, 方程组中通过增加对初始曲柄角时对应的折
叠角进行约束, 实现对内翼角和外翼角的相位差
进行有效控制, 更好 地进行仿生设计 。
权利要求书2页 说明书7页 附图5页
CN 115544658 A
2022.12.30
CN 115544658 A
1.一种两段式折叠翼驱动机构尺寸设计方法, 其特 征在于, 包括以下步骤:
S01、 对折叠翼的驱动机构进行运动学建模, 将折叠翼的机翼分为内翼和外翼, 抽象出
数学模型;
S02、 建立内翼运动方程, 建立外翼运动方程;
S03、 建立内翼逆运动学方程, 求出组成内翼的各个杆件的长度, 建立外翼逆运动学方
程, 求出组成外翼的各个杆件的长度;
S04、 进行仿真与计算, 选出最 合适的杆件的尺寸组合。
2.根据权利要求1所述的两段式折叠翼驱动机构尺寸设计方法, 其特征在于: 所述折叠
翼包括曲柄连杆结构、 四连杆机构和三角形连接件, 其中, 所述曲柄连杆结构与所述四连杆
机构铰接, 所述内翼位于所述四连杆机构靠近机身的一侧, 所述四连杆机构顶端通过三角
形连接件与所述外翼相连。
3.根据权利要求2所述的两段式折叠翼驱动机构尺寸设计方法, 其特征在于: 在步骤
S01中, 通过抽象出数学模 型, 将曲柄连杆结构以B、 C、 D、 H四个端点进行表 示, 其中B和H点为
固定点, BC段为曲柄连 杆结构的主动杆;
将内翼以DF段进行表示, 其中D和F为内翼的两个端点, DF段在BC段的传动下做上下往
复运动;
将四连杆机构以D、 F、 I、 E四个端点进行表示, 四连 杆机构在DE段的带动下做周期运动;
将三角形 连接件以F、 I、 J三个端点进行表示;
将外翼以JA段进行表示, 其中J和A为外翼的两个端点, 外翼与三角形 连接件固定连接;
建立惯性参考坐标系OXY, 记作坐标系{B}, 曲柄连杆结构的中心B为原点, 水平线为x
轴, 方向向右。
4.根据权利要求3所述的两段式折叠翼驱动机构尺寸设计方法, 其特征在于: 在步骤
S02中, 在建立内翼运动方程时, 先在曲柄连杆结构BCDH中确定内翼DH的运动轨迹, 通过三
角函数法和矢量方程法得到各个杆运动角度与杆长的关系。
5.根据权利要求3所述的两段式折叠翼驱动机构尺寸设计方法, 其特征在于: 在步骤
S02中, 在建立外翼 运动方程时, 设内翼与外翼之间的夹角为∠DFA, ∠DFA 为折叠角, 再由内
翼角、 内外翼夹角以及外翼长度, 得到 外翼角的运动方程。
6.根据权利要求3所述的两段式折叠翼驱动机构尺寸设计方法, 其特征在于: 在步骤
S03中, 模拟鸟类翅膀的扑动运动学方程为余弦曲线 扑动模型, 先将曲柄连杆结构和四连杆
机构串联而成机翼模型, 再通过对内翼角, 折叠角进 行限定, 内外翼相位错开, 列方程求解,
得到实现运动曲线下 各个杆件的长度。
7.根据权利要求6所述的两段式折叠翼驱动机构尺寸设计方法, 其特征在于: 在步骤
S03中, 在建立内翼逆运动学方程时, 对内翼的上、 下极限位置和内翼上极限位置转到下极
限位置时的曲柄转角这三个项目进行限制, 根据鸟翼实际运动情况以及气动仿真的数据,
确定BH段的长度, 利用matlab的fsolve函数求解非线性方程, 可以得到BC段、 CD段、 DH段的
长度。
8.根据权利要求7所述的两段式折叠翼驱动机构尺寸设计方法, 其特征在于: 在步骤
S03中, 在建立外翼逆运动学方程时, 通过对折叠角的最大最小值进 行限制来改变外翼的运
动, 根据内翼的长度, 确定DE的可取范围, 在DE尺寸的可选范围内, 得到外翼的各个杆件的权 利 要 求 书 1/2 页
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2长度。权 利 要 求 书 2/2 页
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专利 一种两段式折叠翼驱动机构尺寸设计方法
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