【技術實現步驟摘要】
本技術涉及仿生機械蝴蝶的，具體涉及仿生機械蝴蝶。
技術介紹
1、隨著機器人技術和微機電系統(mems)的迅猛進步，仿生學作為連接生物科學與工程技術的重要橋梁，受到了廣泛關注。現有仿生機器人領域，主要聚焦于模仿生物體的運動、感知和行為，目標是開發具備更高適應性和靈活性的機器人系統。在眾多仿生對象中，蝴蝶以其獨特的飛行方式和優雅的形態，成為了研究的熱點。
2、仿生機械蝴蝶的研發，有助于深入探究生物飛行的機理，極大的推動了機器人技術的進步與發展。通過模擬蝴蝶的飛行方式，開發出更加靈活、高效的微型飛行器，這些飛行器在環境監測、地質探測、軍事偵察等領域展現出了廣闊的應用前景。此外，仿生機械蝴蝶的研究也促進了生物仿生科技技術的發展，為生物學、生態學等領域的研究提供了新的思路和方法。
3、盡管國內外已有大量關于仿生機械蝴蝶的研究，但當前仍存在一些技術挑戰。首要問題在于仿生機械蝴蝶的減重，另一關鍵挑戰在于著陸減震問題，即如何減少仿生機械蝴蝶著陸時對機體結構的沖擊，以確保產品的精度和延長使用壽命。針對這些問題，我們提出整體結構更為精簡的仿生機械蝴蝶，旨在實現仿生機械蝴蝶的高效、穩定飛行和安全著陸。
技術實現思路
1、針對上述現有技術存在的問題，本技術提供了仿生機械蝴蝶，采用輕量化設計理念，旨在減輕仿生機械蝴蝶的整體重量，同時確保其結構穩固性不受影響，為此，本技術采用碳纖維機身以及輕薄羽翼，從而在保持仿生機械蝴蝶整體的輕盈與強度的同時，有效節約材料資源。
2、為了實
3、碳纖維底座，該碳纖維底座沿直線方向依次設有前端安裝部分以及尾端支撐部分，所述碳纖維底座的長度7-9cm；
4、控制器，該控制器安裝在上述尾端支撐部分；
5、電機，該電機布置在前端安裝部分上且電機與控制器為電連接；
6、程控可調電源，該程控可調電源為電機供電；
7、機架，該機架與上述前端安裝部分固接且該機架與上述碳纖維底座為垂直布置；
8、齒輪組，該齒輪組包括與電機通過傳動軸連接的后齒輪，所述機架上轉動連接有兩個前齒輪且兩個前齒輪在水平方向平行并嚙合，其中一個前齒輪與上述后齒輪嚙合安裝；
9、連桿組，第一連桿的一端轉動連接在前齒輪的齒面上，該第一連桿的另一端鉸接有第二連桿，第二桿體與水平方向的夾角為40°，第三連桿的一端鉸接在前齒輪的齒面上且該第三連桿的鉸接端與第一連桿的部分同軸鉸接；
10、輕薄前翼，該輕薄前翼安裝在上述第二連桿上且該輕薄前翼隨動第二連桿擺動，上述前翼的翼展為30-32cm。
11、上述結構針對仿生機械蝴蝶的改進在于兩方面，一方面為輕，在此方面，本技術采用精簡的齒輪組-連桿驅動結構，同時，采用碳纖維機身以及輕薄羽翼，在維持仿生機械蝴蝶輕盈和強度的同時，實現了材料資源的高效利用，使整體重量控制在15克以下。
12、另一方面為穩，本技術借鑒亞歷山大蝴蝶形態特點，將碳纖維底座的長度設定為7至9厘米(優選8厘米)，并將前翼的翼展設計為30至32厘米(優選31厘米)，形成了高度仿真的亞歷山大蝴蝶形態，顯著增強了其飛行穩定性。
13、進一步的，經過多次試驗對照分析，確定齒輪組以及電機的安裝位置，以使仿生機械蝴蝶重心更穩，具體的，將齒輪組以及電機安裝于仿生機械蝴蝶前端2cm處。
14、此外，本設計的仿生機械蝴蝶在靜止時呈上反角設計，當向左或向右運動時，其橫向穩定性得到增強。其工作原理基于空氣動力學原理，當蝴蝶向一側運動時，相對氣流會在該側形成作用在翅膀內側的分量。同時，由于蝴蝶的向上傾斜姿態，部分氣流會撞擊翅膀的下側，產生恢復力矩，幫助蝴蝶保持穩定。翅膀撲動時，其上角度大于下角度，形成氣流壓力差，產生向上的托力，實現可持續飛行。為了控制翅膀的上下撲動并保持其良好的形變能力，翅膀主桿與中軸呈40度夾角設計。同時，通過多連桿結構，增強連桿的堅固程度，提高仿生機械蝴蝶的慣性，使其更好地保持向前飛行的平衡。
15、作為上述方案的進一步優化，所述機架上還穿設有轉軸，所述轉軸上連接有轉動塊，上述第二連桿穿過該轉動塊并可帶動轉動塊繞轉軸進行旋轉動作，從而通過轉動塊限制第二連桿轉動范圍，避免第二連桿在擺動過程中發生位置偏移。
16、作為上述方案的可能性優化方案，所述碳纖維底座的下方設有緩沖板，該緩沖板與碳纖維底座間通過伸縮桿連接，該伸縮桿包括固定在緩沖板上的固定筒以及安裝在固定筒內且與固定筒滑動連接的滑動筒，上述固定筒內側固定有彈簧柱，該彈簧柱背離固定筒的一側固定有移動塊，該移動塊上鉸接有相對布置的第一斜桿以及第二斜桿，所述緩沖板下表面安裝有第一磁塊，所述碳纖維底座上表面安裝有第二磁塊，該第一磁塊與第二磁塊為磁性相斥配合，上述第一斜桿的一端鉸接在第一磁塊上，上述第二斜桿的一端鉸接在上述第二磁塊上。
17、該結構結合了伸縮桿、彈簧和磁性排斥機制的減震設計，在提供強大減震能力的同時，也增強了結構的穩定性和耐久性，同時，結構相對簡單，對仿生機械蝴蝶重量影響較小，確保仿生機械蝴蝶在重量改變不大的情況下，實現減震功能。
18、本技術的仿生機械蝴蝶，具備如下有益效果：
19、1.本技術的仿生機械蝴蝶，對仿生機械蝴蝶的改進在于兩方面，一方面為輕，在此方面，本技術將驅動結構簡化為簡單的齒輪組-連桿結構，簡化驅動構件，同時，采用碳纖維機身以及輕薄羽翼，從而在保持仿生機械蝴蝶整體的輕盈與強度的同時，有效節約材料資源，實際安裝后整體重量在15g以下；另一方面為穩，在本技術模擬現有亞歷山大蝴蝶形態，將碳纖維底座的長度設置為7-9cm，優選為8cm，將前翼的翼展設計為30-32cm，優選為31cm，形成穩定性較強的類亞歷山大蝴蝶形態。
20、2.本技術的仿生機械蝴蝶，在減震方面，結合了伸縮桿、彈簧和磁性排斥機制的減震設計，在提供強大減震能力的同時，也增強了結構的穩定性和耐久性，同時，結構相對簡單，對仿生機械蝴蝶重量影響較小，確保仿生機械蝴蝶在重量改變不大的情況下，實現減震功能。
21、參照后文的說明與附圖，詳細公開了本技術的特定實施方式，指明了本技術的原理可以被采用的方式，應該理解，本技術的實施方式在范圍上并不因而受到限制，本技術的實施方式包括許多改變、修改和等同。
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1.仿生機械蝴蝶，其特征在于，包括以下部件：
2.根據權利要求1所述的仿生機械蝴蝶，其特征在于：所述碳纖維底座(1)的長度7-9cm，上述輕薄前翼(6)的翼展為30-32cm。
3.根據權利要求1所述的仿生機械蝴蝶，其特征在于：第二桿體與水平方向的夾角為40°。
4.根據權利要求1-3中任一權利要求所述的仿生機械蝴蝶，其特征在于：第三連桿(53)的一端鉸接在前齒輪(42)的齒面上且該第三連桿(53)的鉸接端與第一連桿(51)的部分同軸鉸接。
5.根據權利要求4所述的仿生機械蝴蝶，其特征在于：還包括：
6.根據權利要求5所述的仿生機械蝴蝶，其特征在于：所述機架上還穿設有轉軸(7)，所述轉軸(7)上連接有轉動塊(8)，上述第二連桿(52)穿過該轉動塊(8)并可帶動轉動塊(8)繞轉軸(7)進行旋轉動作。
7.根據權利要求6所述的仿生機械蝴蝶，其特征在于：所述碳纖維底座(1)的下方設有緩沖板(9)，該緩沖板(9)與碳纖維底座(1)間通過伸縮桿(91)連接，該伸縮桿(91)包括固定在緩沖板(9)上的固定筒(911)以及
...【技術特征摘要】
1.仿生機械蝴蝶，其特征在于，包括以下部件：
2.根據權利要求1所述的仿生機械蝴蝶，其特征在于：所述碳纖維底座(1)的長度7-9cm，上述輕薄前翼(6)的翼展為30-32cm。
3.根據權利要求1所述的仿生機械蝴蝶，其特征在于：第二桿體與水平方向的夾角為40°。
4.根據權利要求1-3中任一權利要求所述的仿生機械蝴蝶，其特征在于：第三連桿(53)的一端鉸接在前齒輪(42)的齒面上且該第三連桿(53)的鉸接端與第一連桿(51)的部分同軸鉸接。
5.根據權利要求4所述的仿生機械蝴蝶，其特征在于：還包括：
6.根據權利要求5所述的仿生機械蝴蝶，其特征在于：所述機架上還穿設有轉軸(7)，所述轉軸(7)上連接有轉動塊(8)，上述第二連桿(52)穿過該轉動塊(8)并可帶動轉動塊(8)繞轉軸(7)...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張宇，李沛軒，厲佳樂，尤芳怡，房懷英，
申請(專利權)人：華僑大學，
類型：新型
國別省市：
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