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专利号: 2018108864344
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-10
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种可变体的仿生尾翼,其特征在于:由尾翼左旋臂(1)和尾翼右旋臂(2)确定尾翼的左右边界,刚性尾翼边条(3)确定尾翼上边界,柔性尾翼边条(4)确定尾翼下边界;尾翼左旋臂(1)通过第三球铰(12)与机身相连,尾翼右旋臂(2)通过第七球铰(16)与机身相连;边界内采用弹性蒙皮(5)填充;左俯仰作动器(6)的伸长或缩短运动控制左旋臂(1)的俯仰运动,右俯仰作动器(7)的伸长或缩短运动控制右旋臂(2)的俯仰运动;左偏航作动器(8)的伸长或缩短运动控制左旋臂(1)的偏航运动,右偏航作动器(9)的伸长或缩短运动控制右旋臂(2)的偏航运动;左俯仰作动器(6)两端通过第一球铰(10)和第四球铰(13)分别与左旋臂和机身相连,右俯仰作动器(7)两端通过第五球铰(14)和第八球铰(17)分别与右旋臂和机身相连;左偏航作动器(8)两端通过第二球铰(11)和第九球铰(18)分别与左旋臂(1)和刚性尾翼边条(3)相连,右偏航作动器(9)两端通过第六球铰(15)和第十球铰(19)分别与右旋臂(2)和刚性尾翼边条(3)相连;

弹性蒙皮材料选择可变形的智能材料,或聚乙烯、聚脂薄膜的带弹性的材料。

2.如权利要求1所述的可变体的仿生尾翼的设计方法,其特征在于:包括如下步骤:

(1)视频拍摄鸽子尾羽姿态;在机动飞行中鸟类尾翼由左尾羽和右尾羽确定了尾翼的左右边界,尾羽可绕旋转点进行偏转;采用高清高速摄像机跟踪拍摄空中减速过程中尾羽变化规律;确定空中减速过程中尾羽姿态;一般情况下鸽子尾羽呈合拢状,为了能够展现尾羽全貌,将尾羽展开,使其外形与视频拍摄中尾羽展开外形相一致,然后将调整过的鸽子尾羽固定;

(2)三维扫描获得尾翼点云;采用绝对臂三维扫描仪进行整个尾翼的三维扫描,获得尾翼点云;鸽子的尾翼是由众多羽毛叠加而成,所以尾羽样本难免存在奇异点、尾羽炸毛、羽枝翘起,初始的扫描点云因而存在很多不光滑表面;对初始点云采取光滑处理,通过删除误差过大点、抠出炸毛部分、调整和旋转翘起部分的措施获得光滑鸽子尾翼点云;

(3)建立尾翼局部坐标系,测量尾翼点云下边界;建立尾翼局部坐标系,其中x轴置于水平方向,y轴置于尾翼对称剖面轴线,原点置于尾翼中间尾羽的羽轴末端点m;

选择右半侧扫描较为完整尾翼点云作为仿生点云模型;

(4)选取右半侧所有羽毛羽轴端点,在尾翼局部坐标系下采用三次函数拟合尾翼翼梢外形;

其中yb(max)为最右侧羽毛端点的y坐标值;b为右半侧尾羽展长;η=x/b为展长的相对坐标;Sn通过羽轴端点坐标拟合而来;

(5)确定尾翼前缘位置,选择尾翼对称轴位置的尾羽根部点为尾翼前缘点n,尾羽根部点通过尾羽与尾部覆羽交汇点来判断;

(6)确定尾翼右侧的后缘点p和前缘点q;选择尾翼最右侧尾羽的羽轴的梢部端点为尾翼右侧的后缘点p,尾羽前缘点q通过尾羽与尾部覆羽交汇点来判断;

(7)确定尾翼右侧边界,选择右侧尾羽前缘点q,梢部顶点p,点p和点q之间的线段即为右侧边界;

(8)确定尾翼对称轴,选择对称处羽毛的羽轴前缘点n、梢部点m,点m和点n之间的线段即为对称轴。