扑翼飞行器以及控制扑翼飞行器的方法

摘要

本公开涉及一种扑翼飞行器以及控制扑翼飞行器的方法。根据本公开的扑翼飞行器，包括：齿轮传动组件(100)，设置在扑翼飞行器的机身上，并包括沿扑翼飞行器的中心线对称布置且在配合侧相互啮合的第一齿轮(101)和第二齿轮(102)；动力源(200)，包括第一动力源(201)和第二动力源(202)，第一动力源(201)和/或第二动力源(202)为齿轮传动组件(100)提供动力，以带动第一齿轮(101)和第二齿轮(102)往复运动；以及飞翼(300)，直接连接到第一齿轮(101)和第二齿轮(102)，以在第一齿轮(101)和第二齿轮(102)往复运动时，在一角度范围内上下运动。

说明书

技术领域

本公开涉及飞行器领域，更具体地，涉及一种扑翼飞行器以及控制扑翼飞行器的方法。

背景技术

近年来，飞行器受到越来越多人的喜爱，特别是扑翼飞行器，因其通常具有尺寸小、噪音弱、隐蔽性好等特点，使得其在民用和军用等方面均有极大的应用前景和发展空间。

目前，扑翼飞行器通常由两套传动机构分别带动左右两边的翅膀上下扑动。这种双侧驱动方式不仅结构复杂，而且占用空间比较大，使得传动机构的尺寸较大，为扑翼飞行器的轻量化带来较大困难。对于扑翼飞行器的轻量化，更多地关注了对机身结构或材料的改进。然而，目前尚未考虑从双侧驱动结构本身入手来实现扑翼飞行器轻量化。

发明内容

有鉴于此，本公开提供了一种扑翼飞行器，其具有齿轮传动组件，飞翼直接连接在齿轮传动组件上，以便同时直接带动左右两边的飞翼扑动。并且，该扑翼飞行器还具有动力源协同器组件，通过检测飞翼的位置以控制动力源的运行。

根据本公开的扑翼飞行器，包括：齿轮传动组件(100)，设置在所述扑翼飞行器的机身上，并包括沿所述扑翼飞行器的中心线对称布置且在配合侧相互啮合的第一齿轮(101)和第二齿轮(102)；动力源(200)，包括第一动力源(201)和第二动力源(202)，所述第一动力源(201)和/或所述第二动力源(202)为所述齿轮传动组件(100)提供动力，以带动所述第一齿轮(101)和所述第二齿轮(102)往复运动；以及飞翼(300)，直接连接到所述第一齿轮(101)和所述第二齿轮(102)，以在所述第一齿轮(101)和所述第二齿轮(102)往复运动时，在一角度范围内上下运动。

根据本公开的扑翼飞行器，优选地，所述第一动力源(201)和所述第二动力源(202)以第一方向转动，以使所述飞翼(300)向上运动；以及所述第一动力源(201)和所述第二动力源(202)以与所述第一方向相反的第二方向转动，以使所述飞翼(300)向下运动；或者所述第一动力源(201)和所述第二动力源(202)中的一个动力源以第一方向转动，而另一个动力源不运行，以使所述飞翼(300)向上运动；以及所述另一个动力源以与所述第一方向相反的第二方向转动，而所述一个动力源不运行，以使所述飞翼(300)向下运动。

根据本公开的扑翼飞行器，优选地，所述第一齿轮(101)和所述第二齿轮(102)在与各自的所述配合侧相对的外侧分别一体形成有第一连接杆(M1)和第二连接杆(M2)，所述第一连接杆(M1)和所述第二连接杆(M2)上形成有插槽(S1，S2)，以用于插接所述飞翼(300)。

根据本公开的扑翼飞行器，优选地，所述角度范围包括水平面以上的上部范围和水平面以下的下部范围，所述上部范围的最大角度为90°，所述下部范围的最大角度为-90°，其中所述上部范围的角度值等于或不等于所述下部范围的角度值。

根据本公开的扑翼飞行器，优选地，所述齿轮传动组件(100)还包括减速齿轮组，所述减速齿轮组包括：第三齿轮(103)，连接到所述第一动力源(201)的输出端；第四齿轮(104)，连接到所述第二动力源(202)的输出端；第五齿轮(105)，与所述第三齿轮(103)和所述第四齿轮(104)两者均啮合；以及第六齿轮(106)，与所述第五齿轮(105)啮合，并与所述第一齿轮(101)或所述第二齿轮(102)啮合。

根据本公开的扑翼飞行器，优选地，所述齿轮传动组件(100)还包括减速齿轮组，所述减速齿轮组包括：第三齿轮(103’)，连接到所述第一动力源(201)和所述第二动力源(202)的输出端；第四齿轮(104’)，连接到所述第二动力源(202)的输出端；第五齿轮(105’)，与所述第三齿轮(103’)和所述第四齿轮(104’)两者均啮合；曲轴(108)，由所述第五齿轮(105’)带动转动；内齿圈(109)，所述曲轴(108)的一端穿过所述内齿圈(109)延伸；第六齿轮(106’)，与所述曲轴(108)的另一端连接，并且位于所述内齿圈(109)内部，与所述内齿圈(109)部分啮合，以沿着所述内齿圈(109)的内圈转动；输出组件(110)，其第一端与所述第六齿轮(106’)连接，第二端具有输出轴(110-2)；以及第七齿轮(107)，连接到所述输出轴(110-2)，并与所述第一齿轮(101)或所述第二齿轮(102)啮合。

根据本公开的扑翼飞行器，优选地，所述曲轴(108)包括与所述第五齿轮(105’)连接的第一部段(108-1)和与所述第六齿轮(106’)连接的第二部段(108-2)，所述第一部段(108-1)的轴向中心线与所述第二部段(108-2)的轴向中心线平行，并且所述第一部段(108-1)的轴向中心线与所述第五齿轮(105’)的圆心、所述内齿圈(109)的圆心、以及所述输出轴(110-2)的中心在同一条直线上，所述第二部段(108-2)的轴向中心线与所述第六齿轮(106’)的圆心在同一条直线上。

根据本公开的扑翼飞行器，优选地，所述输出组件(110)的第一端具有一个或多个销轴(110-1)，所述第六齿轮(106’)上均匀地设置有与所述销轴(110-1)相对应且插入配合的一个或多个销孔(106’-1)，每个销轴(110-1)的直径小于每个销孔(106’-1)的直径，以沿着每个销孔(106’-1)的内圈滚动，并且所述内齿圈(109)的圆心、所述第六齿轮(106’)的圆心、所述一个或多个销孔(106’-1)中的任意一个的中心、与所述一个或多个销孔(215_1)中的任意一个相对应的销轴(110-1)的中心的连线构成一平行四边形。

根据本公开的扑翼飞行器，优选地，所述内齿圈(109)的齿数大于所述第六齿轮(106’)的齿数，所述内齿圈(109)与所述第六齿轮(106’)的齿数差为1。

根据本公开的扑翼飞行器，优选地，所述扑翼飞行器还包括固定组件(400)，所述固定组件(400)包括第一梁杆(401)、第二梁杆(402)和支架(403)，以将所述齿轮传动组件(100)和所述动力源(200)连接到所述扑翼飞行器的机身。

根据本公开的用于控制上述扑翼飞行器的方法，所述方法包括如下步骤：检测所述扑翼飞行器的飞翼(300)的当前位置；以及根据所述当前位置，控制所述第一动力源(201)和/或所述第二动力源(202)的工作状态。

根据本公开的用于控制上述扑翼飞行器的方法，优选地，所述当前位置包括所述角度范围内的水平位置、所述角度范围内的最低位置和所述角度范围内的最高位置。

根据本公开的用于控制上述扑翼飞行器的方法，优选地，所述扑翼飞行器被配置有动力源协同器组件(500)，所述动力源协同器组件(500)包括一个或多个第一元件(500-1)和第二元件(500-2)，其中检测所述扑翼飞行器的飞翼(300)的当前位置进一步包括：当所述第二元件(500-2)由所述第一元件(500-1)触发时，确定所述飞翼(300)处于所述水平位置、所述最低位置和所述最高位置中的至少一者。

根据本公开的用于控制上述扑翼飞行器的方法，优选地，所述第一元件(500-1)设置在所述第一齿轮(101)和/或所述第二齿轮(102)上，所述第二元件(500-2)设置在所述齿轮传动组件(100)的固定架上，以用于感测所述第一元件(500-1)，所述第一元件(500-1)的位置被设置为与所述第一齿轮(101)和所述第二齿轮(102)中心连线之间的夹角等于零、或者小于或等于所述角度范围的上部范围或下部范围，以在所述第一元件(500-1)被所述第二元件(500-2)感测到时，确定所述飞翼(300)处于所述水平位置、所述最低位置或所述最高位置。

根据本公开的用于控制上述扑翼飞行器的方法，优选地，所述第一元件(500-1)为磁性元件，所述第二元件(500-2)为霍尔传感器。

根据本公开的用于控制上述扑翼飞行器的方法，优选地，多个相邻的霍尔传感器互为不同极性，以用于感测对应极性的磁性元件。

根据本公开的用于控制上述扑翼飞行器的方法，优选地，所述第一元件(500-1)和所述第二元件(500-2)均设置在所述齿轮传动组件(100)的固定架上，且分别相对于所述第一齿轮(101)和所述第二齿轮(102)处于相反侧，所述第一齿轮(101)和/或所述第二齿轮(102)开设有一个或多个透孔(O)，以使所述第一元件(500-1)经由所述透孔(O)触发所述第二元件(500-2)，所述透孔(O)的位置被设置为与所述第一齿轮(101)和所述第二齿轮(102)中心连线之间的夹角等于零、或者小于或等于所述角度范围的上部范围或下部范围，以在所述第二元件(500-2)经由所述透孔(O)被所述第一元件(500-1)触发时，确定所述飞翼(300)处于所述水平位置、所述最低位置或所述最高位置。

根据本公开的用于控制上述扑翼飞行器的方法，优选地，所述第一元件(500-1)为光电发送器，所述第二元件(500-2)为光电接收器。

根据本公开的用于控制上述扑翼飞行器的方法，优选地，根据所述当前位置，控制所述第一动力源(201)和/或所述第二动力源(202)的工作状态进一步包括：当确定所述飞翼(300)处于所述最低位置时，使所述第一动力源(201)和所述第二动力源(202)以第一方向转动，以使所述飞翼(300)向上运动；以及当确定所述飞翼(300)处于所述最高位置时，使所述第一动力源(201)和所述第二动力源(202)以与所述第一方向相反的第二方向转动，以使所述飞翼(300)向下运动；或者当确定所述飞翼(300)处于所述最低位置时，使所述第一动力源(201)和所述第二动力源(202)中的一个动力源以第一方向转动，而另一个动力源不运行，以使所述飞翼(300)向上运动；以及当确定所述飞翼(300)处于所述最高位置时，使所述另一个动力源以与所述第一方向相反的第二方向转动，而所述一个动力源不运行，以使所述飞翼(300)向下运动。

根据本公开的用于控制上述扑翼飞行器的方法，优选地，所述方法进一步包括：根据所述飞翼(300)到达所述水平位置的时间、以及到达所述最低位置或所述最高位置的时间，确定所述飞翼(300)何时对应达到所述最高位置或所述最低位置。

根据本公开的实施例的扑翼飞行器，与传统的双侧驱动的扑翼飞行器相比，无需在机身两侧均设置传动机构来分别带动两侧的飞翼，而是通过齿轮传动组件，同时带动两侧的飞翼在上下近180度范围内扑动，可以减小传动机构的重量和占用空间，增大飞翼的上下扑动范围。并且，由齿轮传动组件代替了惯用的曲柄连杆结构，通过齿轮直接带动飞翼，进一步减小了传动机构的尺寸和重量，从而使扑翼飞行器更平稳、更灵活地飞行。此外，由同一齿轮传动组件同时带动两侧飞翼，可以使飞翼的扑动具有更佳的同步性。此外，通过使用两个动力源，可以实现电机增矩，以提高飞翼的扑动效率，同时两个动力源中的一个也可以作为备用，提高扑翼飞行器的可靠性。

此外，通过根据本公开的实施例的扑翼飞行器的齿轮传动组件的减速齿轮组和行星齿轮组，可以实现两级减速，并且行星齿轮组相比于其他减速齿轮组，结构上更紧凑，进一步减小传动机构的尺寸。此外，行星齿轮组的内齿圈的齿数与第六齿轮的齿数差较小，使得在相同传动比的情况下，齿轮齿数更少，内齿圈更小，从而减小齿轮传动组件尺寸。并且，通过设置销轴和销孔的尺寸等，能够保持传动比始终如一。

此外，根据本公开的实施例的扑翼飞行器，通过动力源协同器组件检测飞翼的当前位置，以便对飞翼进行操作，更灵活地实现飞翼的上下扑动。并且使用霍尔传感器和磁性元件、或者光电发送器和光电接收器来检测飞翼的当前位置，检测灵敏度和准确性较高。根据所确定的位置，第一动力源和第二动力源通过配合分时段交替地以不同方向或者同时同向地转动来控制飞翼的运动，可以使双动力源的工作更为灵活，扑翼飞行器视实际需要智能选择双动力源的工作状态。

附图说明

为了更清楚地说明本公开的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。

在附图中：

图1示出了根据本公开的实施例的扑翼飞行器的整体结构的示意图；

图2示出了根据本公开的实施例的扑翼飞行器的齿轮传动组件和固定组件的连接的示意图；

图3示出了根据本公开的实施例的扑翼飞行器的齿轮传动组件的示意图；

图4示出了根据本公开的另一实施例的扑翼飞行器的齿轮传动组件的示意图；

图5示出了根据本公开的另一实施例的扑翼飞行器的齿轮传动组件的原理图；

图6示出了根据本公开的另一实施例的扑翼飞行器的齿轮传动组件的内齿圈、第三齿轮、销轴、销孔的配合的示意图；

图7示出了根据本公开的实施例的扑翼飞行器的控制方法的流程图；

图8示出了根据本公开的实施例的扑翼飞行器的动力源协同器组件(500)的位置的示意图；

图9示出了根据本公开的另一实施例的扑翼飞行器的动力源协同器组件(500)的位置的示意图。

1 扑翼飞行器

100 齿轮传动组件

101 第一齿轮

102 第二齿轮

M1 第一连接杆

M2 第二连接杆

S1、S2 插槽

103、103’ 第三齿轮

104、104’ 第四齿轮

105、105’ 第五齿轮

106、106’ 第六齿轮

106’-1 销孔

107 第七齿轮

108 曲轴

108-1 第一部段

108-2 第二部段

109 内齿圈

110 输出组件

110-1 销轴

110-2 输出轴

200 动力源

201 第一动力源

202 第二动力源

300 飞翼

400 固定组件

401 第一梁杆

402 第二梁杆

403 支架

500 动力源协同器组件

500-1 第一元件

500-2 第二元件

O 透孔

d

d

a 偏移值

具体实施方式

下面将结合附图对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开的保护范围。

除非另作定义，本公开所使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

以下将结合附图详细描述根据本公开的实施例的扑翼飞行器。

图1示出了根据本公开的实施例的扑翼飞行器(1)的整体结构的示意图。

如图1所示，根据本公开的实施例的扑翼飞行器(1)可以包括齿轮传动组件(100)、动力源(200)和飞翼(300)。根据本公开的实施例的扑翼飞行器(1)还可以包括其他组件，并不限于此，例如，根据本公开的实施例的扑翼飞行器(1)还可以包括固定支架，用于将齿轮传动组件(100)固定在其间。

根据本公开的实施例，齿轮传动组件(100)可以设置在扑翼飞行器(1)的机身上，例如，通过固定支架。并且，齿轮传动组件(100)可以包括沿扑翼飞行器(1)的中心线对称布置且在配合侧相互啮合的第一齿轮(101)和第二齿轮(102)。例如，第一齿轮(101)和第二齿轮(102)可以是仅有部分齿的齿轮，如图3所示。

根据本公开的实施例，动力源(200)可以包括第一动力源(201)和第二动力源(202)，第一动力源(201)和/或第二动力源(202)可以为齿轮传动组件(100)提供动力，以带动第一齿轮(101)和第二齿轮(102)往复运动(沿上下方向)。第一动力源(201)和/或第二动力源(202)可以是例如电机，例如，直流无刷电机。电机的类型和参数可以根据扑翼飞行器的重量来选择，例如，对于重量较轻的扑翼飞行器，可以采用空心杯电机，其转速为46000转/分钟。上述电机类型和转速仅为示例，并不限于此。另外，这两个动力源(第一动力源(201)和第二动力源(202))可以同时运行，也可以仅运行一个。当两个动力源(第一动力源(201)和第二动力源(202))同时运行且为同向转动时，可以实现电机增矩，以提高飞翼的扑动效率。当仅运行一个动力源(第一动力源(201)或第二动力源(202))时，另一动力源(第一动力源(201)或第二动力源(202))可以作为备用。

根据本公开的实施例，飞翼(300)可以直接连接到第一齿轮(101)和第二齿轮(102)，第一齿轮(101)和第二齿轮(102)绕着各自的转轴转动实现往复运动(沿上下方向)，带动各自连接的飞翼(300)在一角度范围内上下运动。另外，飞翼(300)的运动的角度范围通常小于或等于180°，角度范围可以包括水平面以上的上部范围和水平面以下的下部范围，上部范围的最大角度可以为90°，下部范围的最大角度可以为-90°，其中，上部范围的角度值等于或不等于下部范围的角度值，例如，上部范围的角度值和下部范围的角度值(绝对值)可以均为60°，或者上部范围的角度值可以为45°，下部范围的角度值(绝对值)可以为60°。

根据本公开的实施例的扑翼飞行器(1)的齿轮传动组件(100)和动力源(200)的整体可以位于扑翼飞行器(1)的机身的中心位置，以确保扑翼飞行器(1)的平衡，也可以位于其他位置(例如，中心附近位置)，只要能够确保扑翼飞行器(1)的平衡。

如上所述的根据本公开的实施例的扑翼飞行器(1)，与传统的双侧驱动的扑翼飞行器相比，无需在机身两侧均设置传动机构来分别带动两侧的飞翼(300)，而是通过齿轮传动组件(100)，同时带动两侧的飞翼(300)在上下近180度范围内扑动，可以减小传动机构的重量和占用空间，增大飞翼的上下扑动范围。并且，由齿轮传动组件(100)代替了惯用的曲柄连杆结构，通过齿轮直接带动飞翼(300)，进一步减小了传动机构的尺寸和重量，从而使扑翼飞行器(1)更平稳、更灵活地飞行。此外，由同一齿轮传动组件(100)同时带动两侧飞翼(300)，可以使飞翼(300)的扑动具有更佳的同步性。此外，通过使用两个动力源，可以实现电机增矩，以提高飞翼的扑动效率，同时两个动力源中的一个也可以作为备用，提高扑翼飞行器(1)的可靠性。

此外，根据本公开的实施例，如图2更清楚地示出，第一齿轮(101)上可以形成有(例如，一体地形成)第一连接杆(M1)，第二齿轮(102)上可以形成有(例如，一体地形成)第二连接杆(M2)。并且，第一连接杆(M1)上可以形成有(例如，一体地形成)插槽(S1)，第二连接杆(M2)上可以形成有(例如，一体地形成)插槽(S2)，用于插入飞翼(300)。上述插槽的连接形式仅为示例，并不限于此。

如上所述，飞翼(300)可以直接连接在第一齿轮(101)和第二齿轮(102)上，使得扑翼飞行器(1)的传动机构结构紧凑，并且传动效率较高。

另外，根据本公开的实施例的扑翼飞行器(1)还可以包括其他组件，不限于以上示出的组件。例如，如图2所示，本公开的实施例的扑翼飞行器(1)还可以包括固定组件(400)以将齿轮传动组件(100)和动力源(200)连接到扑翼飞行器(1)的机身。并且，固定组件(400)可以包括第一梁杆(401)、第二梁杆(402)和支架(403)。例如，第一梁杆(401)和第二梁杆(402)可以穿过机身固定件的孔位，以将齿轮传动组件(100)和动力源(200)固定在机身上。

以下将结合图3和图4详细描述根据本公开的实施例的扑翼飞行器(1)的齿轮传动组件(100)。

图3示出了根据本公开的实施例的扑翼飞行器(1)的齿轮传动组件(100)的示意图。

如图3所示，根据本公开的实施例的扑翼飞行器(1)的齿轮传动组件(100)还可以包括减速齿轮组，并且减速齿轮组包括：第三齿轮(103)、第四齿轮(104)、第五齿轮(105)和第六齿轮(106)。如图3所示，第三齿轮(103)可以连接到第一动力源(201)的输出端，第四齿轮(104)可以连接到第二动力源(202)的输出端，第五齿轮(105)可以与第三齿轮(103)和第四齿轮(104)两者均啮合，并且第六齿轮(106)可以与第五齿轮(105)啮合，并且可以与第一齿轮(101)或第二齿轮(102)啮合。

此外，根据本公开的实施例，第五齿轮(105)和第六齿轮(106)均可以是双联齿轮，并且均可以包括一个相对较大的齿轮和一个相对减小的齿轮。第三齿轮(103)和第四齿轮(104)均可以与第五齿轮(105)中相对较大的齿轮啮合，第五齿轮(105)中相对较小的齿轮可以与第六齿轮(106)中相对较大的齿轮啮合，第六齿轮(105)中相对较小的齿轮可以与第一齿轮(101)或第二齿轮(102)啮合。

如图3所示的齿轮的齿数和类型仅为示例，并不限于此。通过根据本公开的实施例的扑翼飞行器(1)的齿轮传动组件(100)的上述减速齿轮组，可以实现两级减速。

另外，齿轮传动组件(100)还可以包括其他组件，不限于以上示出的组件。例如，齿轮传动组件(100)还可以包括固定架，该固定架包括动力源支架和中间支架。例如，可以将减速齿轮组和动力源(第一动力源(201)和第二动力源(202))固定在该动力源支架上，例如，通过该动力源支架的孔位，第三齿轮(103)和第四齿轮(104)可以均与第五齿轮(105)啮合。第六齿轮(106)可以通过中间支架的孔位与第一齿轮(101)或第二齿轮(102)啮合。

图4示出了根据本公开的另一实施例的扑翼飞行器(1)的齿轮传动组件(100)的示意图。

如图4所示，根据本公开的另一实施例的扑翼飞行器(1)的齿轮传动组件(100)还可以包括减速齿轮组，并且减速齿轮组包括：第三齿轮(103’)、第四齿轮(104’)、第五齿轮(105’)、第六齿轮(106’)、第七齿轮(107)、曲轴(108)、内齿圈(109)和输出组件(110)。另外，齿轮传动组件(100)还可以包括其他组件，不限于以上示出的组件。如图4所示，第三齿轮(103’)可以连接到第一动力源(201)的输出端，第四齿轮(104’)可以连接到第二动力源(202)的输出端，第一动力源(201)、第二动力源(202)、第三齿轮(103’)和第四齿轮(104’)可以例如安装在齿轮传动组件(100)的固定架(例如，如图4所示的后端盖)上；第五齿轮(105’)可以与第三齿轮(103’)和第四齿轮(104’)两者均啮合；曲轴(108)可以由第五齿轮(105’)带动转动，曲轴(108)的一端可以穿过内齿圈(109)延伸，第六齿轮(106’)可以与曲轴(108)的另一端连接，并且可以位于内齿圈(109)内部，与内齿圈(109)部分啮合，以沿着内齿圈(109)的内圈转动；输出组件(110)的第一端可以与第六齿轮(106’)连接，输出组件(110)的第二端可以具有输出轴(110-2)；第七齿轮(107)可以连接到输出轴(110-2)，并且可以与第一齿轮(101)或第二齿轮(102)啮合。另外，输出轴(110-2)可以安装在齿轮传动组件(100)的固定架(例如，如图4所示的前端盖)上，并且输出轴(110-2)可以穿过齿轮传动组件(100)的固定架(例如，如图4所示的前端盖)，以连接到第七齿轮(107)。

如图4所示的齿轮的齿数和类型仅为示例，并不限于此。并且，内齿圈(109)的齿数大于第六齿轮(106’)的齿数，内齿圈(109)与第六齿轮(106’)的齿数差较小，例如，齿数差可以为1。这里，通过第三齿轮(103’)、第四齿轮(104’)、第五齿轮(105’)可以实现一级减速，通过第六齿轮(106’)和内齿圈(109)可以实现二级减速。

以上结合图4描述的根据本公开的另一实施例的扑翼飞行器(1)，其齿轮传动组件(100)采用行星齿轮组，能够实现两级减速，并且行星齿轮组相比于其他减速齿轮组，结构上更紧凑，进一步减小传动机构的尺寸。此外，行星齿轮组的内齿圈(109)的齿数与第六齿轮(106’)的齿数差较小，使得在相同传动比的情况下，齿轮齿数更少，内齿圈(109)更小，从而减小齿轮传动组件(100)的尺寸。

此外，根据本公开的另一实施例，曲轴(108)可以包括与第五齿轮(105’)连接的第一部段(108-1)和与第六齿轮(106’)连接的第二部段(108-2)，第一部段(108-1)的轴向中心线可以与第二部段(108-2)的轴向中心线平行，例如，第一部段(108-1)的轴向中心线可以相对于第二部段(108-2)的轴向中心线偏移一定量a。并且，第一部段(108-1)的轴向中心线可以与第五齿轮(105’)的圆心、内齿圈(109)的圆心、以及输出组件(110-1)的中心在同一条直线上(例如，如图5所示的直线o-o’)，第二部段(108-2)的轴向中心线可以与第六齿轮(106’)的圆心在同一条直线上(例如，如图5所示的直线p-p’)。

根据本公开的另一实施例，与第六齿轮(106’)连接的输出组件(110)的第一端可以具有一个或多个销轴(110-1)(例如，四个或六个销轴(110-2))，第六齿轮(106’)上可以均匀地设置有与一个或多个销轴(110-1)相对应且插入配合的一个或多个销孔(106’-1)(例如，四个或六个销孔(106’-1))，上述销轴(110-1)和销孔(106’-1)的数量仅为示例，并不限于此。并且，每个销孔(106’-1)的直径可以大于每个销轴(110-1)的直径，每个销轴(110-1)可以沿着每个销孔(106’-1)的内圈转动，如图6所示。

根据本公开的另一实施例，内齿圈(109)的圆心(例如，如图6所示的点D)、第六齿轮(106’)的圆心(例如，如图6所示的点A)、一个或多个销孔(106’-1)中的任意一个的中心(例如，如图6所示的点B)、与一个或多个销孔(106’-1)中的任意一个相对应的销轴(110-1)的中心(例如，如图6所示的点C)的连线可以构成一平行四边形(例如，如图6所示的平行四边形ABCD)，此时，销轴(110-1)的直径d

以下将结合图7-图9详细描述用于控制根据任一实施例所述的扑翼飞行器(1)的方法。

图7示出了根据本公开的实施例的用于控制扑翼飞行器的控制方法的流程图。

在步骤701处，可以检测扑翼飞行器的飞翼(300)的当前位置。例如，当前位置可以包括飞翼可以运动的角度范围内的水平位置、角度范围内的最低位置和角度范围内的最高位置。根据本公开的实施例，水平位置是水平面的位置，即与水平面的夹角为0°，最低位置可以是水平面以下0至-90°范围内的位置，例如，-45°或-60°，最高位置可以是水平面以上0至90°范围内的位置，例如，45°或60°，并且最高位置的角度值可以与最低位置的角度值(绝对值)相同或者不同，例如，最高位置的角度值和最低位置的角度值(绝对值)可以均为60°，或者最高位置的角度值可以为45°，而最低位置的角度值(绝对值)可以为60°。

根据本公开的实施例，扑翼飞行器(1)可以被配置有动力源协同器组件(500)，用于检测所述扑翼飞行器的飞翼(300)的当前位置，以向主控芯片提供信号，进而由主控芯片控制动力源(200)(第一动力源(201)和/或第二动力源(202))的工作状态。并且，动力源协同器组件(500)可以包括一个或多个第一元件(500-1)和第二元件(500-2)。

根据本公开的实施例，检测扑翼飞行器的飞翼(300)的当前位置可以进一步包括：当第二元件(500-2)由第一元件(500-1)触发时，可以确定飞翼(300)处于水平位置、最低位置和最高位置中的至少一者。例如，当第二元件(500-2)由一个第一元件(500-1)触发时，可以确定飞翼(300)处于水平位置、最低位置和最高位置中的一者(例如，水平位置)，而当该第二元件(500-2)(或者其他第二元件(500-2))由另一第一元件(500-1)触发时，可以确定飞翼(300)处于水平位置、最低位置和最高位置中的另一者(例如，最低位置)。

通过动力源协同器组件(500)检测飞翼(300)的当前位置，以便对飞翼(300)进行操作，更灵活地实现飞翼(300)的上下扑动。

以下将结合图8和图9详细描述根据本公开的实施例的扑翼飞行器(1)的动力源协同器组件(500)的位置。

图8示出了根据本公开的实施例的扑翼飞行器(1)的动力源协同器组件(500)的位置的示意图。

根据本公开的实施例，如图8所示，可以将第一元件(500-1)设置在第一齿轮(101)和/或第二齿轮(102)上，以随着第一齿轮(101)和/或第二齿轮(102)而转动，可以将第二元件(500-2)设置在齿轮传动组件(100)的固定架上(如上所述的减速齿轮组也可以安装在该固定架上)，以用于感测第一元件(500-1)。

具体地，根据本公开的实施例，第一元件(500-1)的位置可以被设置为与第一齿轮(101)和第二齿轮(102)中心连线之间的夹角等于零、或者小于或等于角度范围的上部范围的最大角度或下部范围的最大角度，以在第一元件(500-1)被第二元件(500-2)感测到时，确定飞翼(300)处于水平位置、最低位置或最高位置。这里，如上所述的其夹角被设置为小于角度范围的上部范围的最大角度或角度范围的下部范围的最大角度，飞翼(300)将依靠惯性继续运动到最高位置或最低位置。

例如，如图8所示，第一元件(500-1)可以设置在第一齿轮(101)上与第一齿轮(101)和第二齿轮(102)中心连线之间的夹角等于零的位置，用于检测飞翼(300)是否位于水平位置。另一第一元件(500-1)可以设置在第二齿轮(102)上与第一齿轮(101)和第二齿轮(102)中心连线之间的夹角小于或等于角度范围的下部范围的最大角度的位置，用于检测飞翼(300)是否位于最低位置。根据本公开的实施例，根据所述飞翼(300)到达水平位置的时间、以及到达最低位置或最高位置的时间，可以确定飞翼(300)何时对应达到最高位置或最低位置。例如，如上所述，当存在用于检测飞翼(300)是否位于水平位置和最低位置的第一元件(500-1)，但没有用于检测飞翼(300)是否位于最高位置的第一元件(500-1)时，可以根据检测到的飞翼(300)到达水平位置的时间、以及到达最低位置的时间，确定飞翼(300)何时达到最高位置，以上仅为示例，并不限于此，也可以根据检测到的飞翼(300)到达水平位置的时间、以及到达最高位置的时间，确定飞翼(300)何时达到最低位置，等等。可替代地，也可以在第二齿轮(102)上与第一齿轮(101)和第二齿轮(102)中心连线之间的夹角小于或等于角度范围的上部范围的最大角度的位置设置有另一第一元件(500-1)，用于检测飞翼(300)是否位于最高位置。

可替代地，第一齿轮(101)或第二齿轮(102)上可以设置有多个第一元件(500-1)以分别用于检测飞翼(300)是否位于水平位置、最低位置和最高位置中的至少一者。

根据本公开的实施例，第一元件(500-1)可以为磁性元件，并且第二元件(500-2)可以为霍尔传感器。例如，磁性元件可以是直径2mm、厚度2mm的圆柱形磁铁。以上磁铁的形状和参数仅为示例，并不限于此。例如，霍尔传感器可以为线性霍尔传感器，以上霍尔传感器类型仅为示例，并不限于此。

具体地，根据本公开的实施例，当第一齿轮(101)和第二齿轮(102)转动时，磁铁可以经过霍尔传感器的有效工作区域，并触发霍尔传感器，在磁铁离开霍尔传感器的有效工作区域时，霍尔传感器将解除触发以恢复初始工作状态。通常，当磁铁与霍尔传感器的有效工作区域的距离最近时，霍尔传感器感测的强度可以最大，此时，可以确定飞翼(300)的当前位置。当磁铁不在线性霍尔传感器的有效工作区域时，线性霍尔传感器的输出端可以输出稳定的低电平(例如，0.5V电压)。当磁铁进入线性霍尔传感器的有效工作区域时，线性霍尔传感器的输出端可以开始输出电压，磁铁离线性霍尔传感器越近，输出电压越高；当磁铁远离线性霍尔传感器时，输出电压可以逐渐变小，直到磁铁不在线性霍尔传感器的有效工作区域，线性霍尔传感器的输出端可以再次输出稳定的低电平(例如，0.5V电压)。

当飞翼(300)到达设定位置时，霍尔传感器的有效工作区域和预先设定的磁铁极性面(N极或S极)可以正对或者近似正对。注意的是，霍尔传感器的安装位置可以根据具体的性能要求可调。

另外，根据本公开的实施例，如果多个霍尔传感器安装位置较远而互不干扰时，则可以将多个相邻的霍尔传感器设置为相同极性，例如，N极霍尔传感器或S极霍尔传感器，而如果多个霍尔传感器安装位置较近而相互干扰时，可以将多个相邻的霍尔传感器设置为互为不同极性，例如，N极霍尔传感器和S极霍尔传感器，以便防止多个霍尔传感器安装位置较近所产生的误触发问题，其中，N极霍尔传感器仅感测磁铁的N极，S极霍尔传感器仅感测磁铁的S极。

图9示出了根据本公开的另一实施例的扑翼飞行器(1)的动力源协同器组件(500)的位置的示意图。

根据本公开的另一实施例，如图9所示，第一元件(500-1)和第二元件(500-2)可以均设置在齿轮传动组件(100)的固定架上，也可以设置在机身上，且可以分别相对于第一齿轮(101)和第二齿轮(102)处于相反侧。并且，第一齿轮(101)和/或第二齿轮(102)上开设有一个或多个透孔(O)，以使第一元件(500-1)经由透孔(O)触发第二元件(500-2)。

具体地，根据本公开的另一实施例，透孔(O)的位置可以被设置为与第一齿轮(101)和第二齿轮(102)中心连线之间的夹角等于零、或者小于或等于所述角度范围的上部范围的最大角度或下部范围的最大角度，以在第二元件(500-2)经由透孔(O)被第一元件(500-1)触发时，确定飞翼(300)处于水平位置、最低位置或最高位置。这里，如上所述的其夹角被设置为小于上部范围的最大角度或下部范围的最大角度，飞翼(300)将依靠惯性继续运动到最高位置或最低位置。

例如，如图9所示，透孔(O)可以设置在第一齿轮(101)和\或第二齿轮(102)上与第一齿轮(101)和第二齿轮(102)中心连线之间的夹角等于零的位置，用于检测飞翼(300)是否位于水平位置。透孔(O)还可以设置在第一齿轮(101)和\或第二齿轮(102)上其夹角小于或等于下部范围的最大角度的位置，用于检测飞翼(300)是否位于最低位置。根据本公开的实施例，根据所述飞翼(300)到达水平位置的时间、以及到达最低位置或最高位置的时间，可以确定飞翼(300)何时对应达到最高位置或最低位置。

可替代地，第一齿轮(101)或第二齿轮(102)上可以设置有多个透孔(O)，并且设置对应的第一元件(500-1)和第二元件(500-2)，以分别用于检测飞翼(300)是否位于水平位置、最低位置和最高位置中的至少一者。

根据本公开的实施例，第一元件(500-1)可以为光电发送器，例如，并且第二元件(500-2)可以为光电接收器。光电发送器发射特定波长的红外信号，光电接收器接收所发射的红外光信号，并将接收到的红外光信号转换为电信号以进行后续控制。并且，透孔(O)可以是圆形的，也可以是长条形的，且透孔(O)尺寸可以尽量小。

使用霍尔传感器和磁性元件、或者光电发送器和光电接收器来检测飞翼(300)的当前位置，检测灵敏度和准确性较高。

在步骤702处，根据检测到的当前位置，可以控制第一动力源(201)和/或第二动力源(202)的工作状态。具体地，可以控制第一动力源(201)和第二动力源(202)两者同时运行，或者可以控制第一动力源(201)和第二动力源(202)中的一者运行，而另一者不运行。还可以控制第一动力源(201)和/或第二动力源(202)以第一方向(例如，顺时针或者逆时针)转动，或者以第二方向(例如，顺时针或者逆时针)转动，以控制第一动力源(201)和/或第二动力源(202)以第一方向(例如，顺时针或者逆时针)和第二方向(例如，顺时针或者逆时针)之间交替转动。

根据本公开的实施例，步骤702可以进一步包括：当确定飞翼(300)处于最低位置时，可以使第一动力源(201)和第二动力源(202)以第一方向(例如，顺时针)转动，以使飞翼(300)向上运动；以及当确定飞翼(300)处于最高位置时，可以使第一动力源(201)和第二动力源(202)以与第一方向相反的第二方向(例如，逆时针)转动，以使飞翼(300)向下运动。可替换地，当确定飞翼(300)处于最低位置时，可以使第一动力源(201)和第二动力源(202)中的一个动力源(例如，第一动力源(201))以第一方向(例如，顺时针)转动，而另一个动力源(例如，第二动力源(202))不运行，以使飞翼(300)向上运动；以及当确定飞翼(300)处于最高位置时，可以使另一个动力源(例如，第二动力源(202))以与所述第一方向相反的第二方向(例如，逆时针)转动，而该一个动力源(例如，第一动力源(201))不运行，以使飞翼(300)向下运动。这里的不运行可以表示没有提供电力但并不是处于制动状态而是可以被第五齿轮(105或105’)带动。

举例而言，当扑翼飞行器(1)上电准备飞行时，受重力作用，飞翼(300)下垂，此时，第一动力源(201)和第二动力源(202)同时同向低速转动，也可以只有其中一个动力源(例如，第一动力源(201))运行，另一动力源(例如，第二动力源(202))可以不运行，但并不是处于制动状态而是被第五齿轮(105或105’)带动。当检测到飞翼(300)处于最低位置时，运行中的动力源(例如，第一动力源(201))可以停止运行，另一动力源(例如，第二动力源(202))可以开始加速以第一方向(例如，顺时针)转动，此时，飞翼(300)可以从最低位置向上运动。当检测到飞翼(300)处于水平位置时，如果飞翼(300)运动较慢，则运行中的另一动力源(例如，第二动力源(202))可以继续转动一段时间(例如，20ms)，然后减速或者停止运行，飞翼(300)将依靠惯性继续向上运动；如果飞翼(300)运动较快，则运行中的另一动力源(例如，第二动力源(202))可以立刻减速或者停止运行，甚至反向制动，飞翼(300)将依靠惯性继续向上运动；当检测到飞翼(300)处于最高位置时，动力源(例如，第一动力源(201))可以立刻启动以与第一方向相反的第二方向(例如，逆时针)转动，此时，飞翼(300)可以从最低位置向下运动。以上运行方式仅为示例，并不限于此，第一动力源(201)和第二动力源(202)可以在飞翼(300)处于上述几个位置时一直同时运行，或者仅运行一个动力源。

通过动力源协同器组件(500)确定飞翼(300)的位置，并且根据所确定的位置，第一动力源(201)和第二动力源(202)通过配合分时段以不同方向或者同时同向地转动来控制飞翼(300)的运动，可以使双动力源的工作更为灵活，扑翼飞行器(1)视实际需要智能选择双动力源的工作状态。

需要说明的是，以上描述仅为本公开的一些实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。