共轴双旋翼与磁驱扑翼耦合的微型飞行器及控制方法
1.本发明涉及微型飞行器领域，具体地涉及一种共轴双旋翼与磁驱扑翼耦合的微型飞行器及控制方法。
背景技术：
2.随着微机械电子系统(mems)技术、新型材料与驱动技术、空气动力学等领域的长足发展，微型飞行器取得了高速发展。相对于常见的大尺寸的飞行器，微型飞行器在结构布局，气动特性及控制原理等方面都产生了质的变化。在飞行方式也出现了多种多样的布局与结构方式。目前广泛研究的飞行器主要包括固定翼、旋翼和扑翼飞行器三种。固定翼飞行器在军事领域和民用领域发挥了巨大的应用的价值，但是其起降需要一定的空间，升力的产生原理也限制了进一步缩小结构尺寸。旋翼飞行器相比与固定翼飞行器而言，可以实现垂直起降，目前广泛应用的是四旋翼飞行器，这类飞行器依靠水平布局的旋翼来提供相互抵消的扭矩，空间尺寸较大，不利用进一步的减小尺寸。共轴双旋翼飞行器因其具有紧凑的布局，渐渐进入人们的视野，但其包含复杂的变距机构和操纵结构，操作复杂，不利于控制和微型化。扑翼飞行器作为新兴的研究重点，以其可以垂直起飞和自由飞行而受到广泛关注，但目前扑翼飞行器受到材料和结构尺寸的限制，产生的升力小，可控性差，无法实现自由飞行。
3.基于以上的一些问题，现有的微型飞行器仍然存在一些缺点，因此，急需研究一种能够实现垂直起降，稳定停落，控制较为简单，方便于进一步微型化的飞行器。
技术实现要素：
4.为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种共轴双旋翼与磁驱扑翼耦合的微型飞行器及控制方法，其能够实现垂直起降，且能够稳定停落，控制方法简单快速，冗余度较低，为微型飞行器的发展提供了新的思路。其结构改变了之前仅依靠扑翼产生升力的方式，而使用扑翼来产生推力和转向扭矩，克服了现有技术的偏见，改变了扑翼的运动方式，取得了突出性的技术效果。
5.为实现上述目的，本发明具体采用如下技术方案：
6.具体地，本发明提供一种共轴双旋翼与磁驱扑翼耦合的微型飞行器，其包括共轴双旋翼系统、传动系统、主机架、磁驱扑翼系统、起落架、电机、电源以及控制板；
7.所述共轴双旋翼系统与传动系统连接从而实现旋翼共轴转动，所述磁驱扑翼系统通过线圈支架与主机架相连接，借助于翅膀摆杆带动翅膀骨架进行扑动，进而产生转向力与前进力，所述电源用于供电，所述控制板用于对所述共轴双旋翼系统和磁驱扑翼系统进行控制；
8.所述共轴双旋翼系统包括上旋翼组件、下旋翼组件、上旋翼轴和下旋翼轴，所述上旋翼组件包括第一上旋翼、第二上旋翼、第一桨毂、第一平衡杆、第一桨毂轴以及上桨毂连接件，所述第一上旋翼和第二上旋翼对称设置在第一桨毂的两侧，所述第一桨毂套设在所
述第一桨毂轴的外部，所述第一平衡杆设置在所述第一桨毂的上方并与所述第一桨毂借助于上桨毂连接件连接；所述下旋翼组件包括第一下旋翼、第二下旋翼、第二桨毂、第二平衡杆、第二桨毂轴以及下桨毂连接件，所述第一下旋翼和第二下旋翼对称设置在第二桨毂的两侧，所述第二桨毂套设在所述第二桨毂轴的外部，所述第二平衡杆设置在所述第二桨毂的上方并与所述第二桨毂借助于下桨毂连接件连接；以顺时针为正方向，第一平衡杆与第一上旋翼之间的安装角度为45
°
，第二平衡杆与第一下旋翼之间的安装角度为-45
°
；所述上旋翼轴与下旋翼轴连接并与下旋翼轴的轴心重合，从而实现双旋翼的共轴运动；
9.所述传动系统包括第一壳体、第一双层齿轮轴、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第二壳体、第一双层齿轮、第二双层齿轮和第二双层齿轮轴，所述第一齿轮与第一双层齿轮啮合，所述第一双层齿轮分别与第二齿轮和第二双层齿轮同时啮合，所述第二双层齿轮与第三齿轮啮合；所述第一壳体与第二壳体上下布置并连接，所述第一壳体两侧通过机架连接杆与主机架固定连接；所述上旋翼轴与所述第三齿轮固定连接，所述下旋翼轴与所述第二齿轮固定连接，借助于第二齿轮和第三齿轮的反向旋转，实现第一上旋翼与第一下旋翼的反向旋转；
10.所述主机架包括第一机架板、机架连接杆、第二机架板、中心支撑板、中心连接板以及线圈支架固定板；所述第一机架板与第二机架板的结构相同，所述中心支撑板与中心连接板均设置在第一机架板与第二机架板的中间，所述线圈支架固定板设置在所述中心连接板上；
11.所述磁驱扑翼系统包括线圈支架、电磁线圈、翅膀摆杆、第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁、第四磁铁、第一翅膀骨架、翅膀薄膜和第二翅膀骨架，所述电磁线圈借助于所述线圈支架进行固定，所述线圈支架内部与翅膀摆杆的第一端连接；翅膀摆杆的中心两侧分别设置圆环状凹槽，所述圆环状凹槽用于径向固定第一磁铁和第二磁铁，第三磁铁紧贴第二磁铁的中心放置，第四磁铁固定设置在电磁线圈的外圈上，第四磁铁在固定时与第三磁铁同轴心，翅膀摆杆的第二端与第一翅膀骨架和第二翅膀骨架固定连接，第一翅膀骨架、翅膀薄膜、以及第二翅膀骨架三者之间固定连接在一起。
12.优选地，所述线圈支架包括板状结构、圆环状结构以及对称设置的两个固定件，所述固定件包括设置在所述圆环状结构内部的第一固定件和设置在所述圆环状结构外部的第二固定件，安装所述电磁线圈时，所述第一固定件伸入所述电磁线圈的内部，所述第二固定件位于所述电磁线圈的外部，第一固定件和第二固定件之间借助于连接件连接。
13.优选地，所述翅膀摆杆整体为山字型结构。
14.优选地，所述翅膀摆杆的第二端与第一翅膀骨架和第二翅膀骨架通过尼龙线缠绕连接并借助于胶黏剂固定接触面；所述第一翅膀骨架、翅膀薄膜与第二翅膀骨架之间通过scm工艺粘贴在一起。
15.优选地，所述线圈支架的板状结构的第一端固定在中心连接板上，所述起落架设置有四个支撑杆，所述四个支撑杆穿过第一机架板与第二机架板的四个斜孔后与中心连接板固定连接。
16.优选地，所述第一上旋翼、第二上旋翼、第一下旋翼及第二下旋翼均为碳纤维材料。
17.优选地，所述第一上旋翼、第二上旋翼、第一下旋翼及第二下旋翼均包括一条直边
和一条斜边，所述第一上旋翼、第二上旋翼、第一下旋翼及第二下旋翼的厚度自内部向边部方向逐渐增大。
18.优选地，所述翅膀薄膜为弧形。
19.优选地，所述第一壳体的上方设置有用于放置电源的u形槽结构，所述第一壳体的侧部设置有用于放置电机的圆柱筒。
20.本发明另一方面还提供一种微型飞行器的控制方法，其包括以下步骤：
21.s1、将第一磁铁与第二磁铁通过永磁铁之间的吸附力吸附在翅膀摆杆的两侧，并向电磁线圈中通入正弦交流信号，线圈中磁极方向会发生改变，进而产生斥力，驱动翅膀摆杆前后摆动；
22.s2、当给电磁线圈中通入正幅值大于负幅值的交流信号时，第一磁铁与第二磁的受力会呈现一大一小，从而使得翅膀摆杆向前摆动的幅度大，向后摆动的幅度小，从而能够控制第一翅膀骨架与第二翅膀骨架的前后摆动的角度，从而调节飞行器的前后运动；
23.s3、当两个磁驱扑翼系统两侧摆动的频率和相位不同时，能够实现微飞行器的转向。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
25.(1)本发明不需要设置原共轴双旋翼系统的复杂变距机构，使得控制简化，能够方便的对飞行器进行控制。通过上旋翼轴与下旋翼轴分别与传动系统中的第三齿轮和第二齿轮固定连接，通过齿轮转动，实现旋翼共轴转动；传动系统与机架连接杆配合连接，以达到隔离旋翼与机架振动的目的，减小整机振动。
26.(2)本发明借助于磁驱扑翼系统来实现微飞行器的转向和前进，使转向和前进更加方便快捷，弥补了现有技术的不足，使操控更加简单准确，可以减少能源浪费，增加微型飞行器的灵活性。
27.(3)本发明的结构改变了之前仅依靠扑翼产生升力的方式，而使用扑翼来产生推力和转向扭矩，克服了现有技术的偏见，改变了扑翼的运动方式，取得了突出性的技术效果。
28.(4)本发明结构简单紧凑，复合式布局更有利于飞行器的微型化。本发明设置了起落架装置，从而进一步实现了飞行器的稳定起降。
附图说明
29.图1为本发明的共轴双旋翼与磁驱扑翼耦合的微型飞行器的整体结构组成示意图；
30.图2为本发明的共轴双旋翼系统组成示意图；
31.图3为本发明的传动系统爆炸图；
32.图4为本发明的主机架组成示意图；
33.图5为本发明的磁驱扑翼系统组成示意图；
34.图6为本发明的磁驱扑翼系统爆炸图；
35.图7为本发明的第一上旋翼的截面图。
36.主要附图标记：
37.1-共轴双旋翼系统；2-传动系统；3-主机架；4-磁驱扑翼系统；5-起落架；6-微型电
机；7-电源；8-控制板。
38.101-第一上旋翼；102-第一桨毂；103第一平衡杆；104-第一桨毂轴；105-桨毂连接件；106-第二上旋翼；107-第一下旋翼；108-第二桨毂；109-下旋翼轴；110-上旋翼轴；111-第二桨毂轴；112-第二下旋翼；113-第二平衡杆。
39.201-第一壳体；202-第一双层齿轮轴；203-第二齿轮；204-第三齿轮；205-第二壳体；206-第一齿轮；207-第一双层齿轮；208-第二双层齿轮；209-第二双层齿轮轴。
40.301-第一机架板；302-机架连接杆；303-第二机架板；304-中心支撑板；305-中心连接板；306-线圈支架固定板。
41.401-线圈支架；402-电磁线圈；403-翅膀摆杆；404-第一磁铁；405-第二磁铁；406-第三磁铁；407-第四磁铁；408-第一翅膀骨架；409-翅膀薄膜；410-第二翅膀骨架。
具体实施方式
42.以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
43.如图1所示，本发明提供一种共轴双旋翼与磁驱扑翼耦合的微型飞行器，包括共轴双旋翼系统1、传动系统2、主机架3、磁驱扑翼系统4、起落架5、微型电机6、电源7(本实施例中可以设置为电池)以及控制板8。共轴双旋翼系统1，如图2所示，通过上旋翼轴110与下旋翼轴109分别与传动系统2中的第三齿轮204和第二齿轮203固定连接，通过两个齿轮的转动，带动两个旋翼转动，上旋翼轴110与下旋翼轴109同轴心，位于第一壳体201的中心位置；转动系统2，如图3所示，通过在第一壳体201对称两侧设置的两个圆孔与主机架3上的机架连接杆302配合连接，两侧设置的两个圆孔与机架连接杆302的轴心相重合，形成转动连接，以达到隔离旋翼震动的目的，减小整机的震动，提高稳定性；主机架3，如图4所示，在其左右两侧有第一机架板301和第二机架板303，两个对称布置的磁驱扑翼系统4连接于主机架3左右两侧，线圈支架固定板306固定连接线圈支架401，第一机架板301和第二机架板303的上方有圆孔，通过圆孔连接到机架连接杆302，从而连接传动系统2，机架中心有中心连接板305，中心连接板305的上部连接控制板8，起落架5通过左右两侧的斜孔后，胶粘在中心连接板305的下部；磁驱扑翼系统4，如图5、图6所示，通过线圈支架401与主机架3相连接，右侧是翅膀摆杆403，由摆杆带动翅膀骨架进行扑动，进而产生转向力与前进力。
44.如图2所示，共轴双旋翼系统包括第一上旋翼101、第一桨毂102、第一平衡杆103、第一桨毂轴104、桨毂连接件105、第二上旋翼106、第一下旋翼107、第二桨毂108、下旋翼轴109、上旋翼轴110、第二桨毂轴111、第二下旋翼112和第二平衡杆113，四个旋翼采用碳纤维材料制作，下旋翼轴109和上旋翼轴110采用黄铜材料，其余零件为注塑工艺制作，第一上旋翼101与第二上旋翼106在其根部设有开口圆孔结构，第一上旋翼101通过开口圆孔结构与第一桨毂102上左侧轴结构相铰接，第二上旋翼106通过开口圆孔结构与第一桨毂102上右侧轴结构相铰接；第一桨毂102中心为长方形孔结构，长方形孔结构的内侧壁有圆孔，结构与第二桨毂108一样，圆孔与第一桨毂轴104中心突出的短轴结构相铰接，第一桨毂102长方形孔结构的外壁也有突出的短轴，短轴与桨毂连接件105相铰接；桨毂连接件105的另一端与第一平衡杆103相铰接，桨毂连接件105为对称设置，在第一桨毂102的两侧对称安装；第一平衡杆103中心连接在第一桨毂轴104上端的短轴上，外侧通过与桨毂连接件105与第一桨毂102相铰接；第一桨毂轴104的下部为空心圆孔结构，顶部为实心圆球形状，通过下部的
圆孔与上旋翼轴110固定连接。
45.第一下旋翼107与第二下旋翼112也在其根部设有开口圆孔结构，第一下旋翼107通过开口圆孔结构与第二桨毂108上左侧轴结构相铰接，第二下旋翼112通过开口圆孔结构与第二桨毂108上右侧轴结构相铰接；第二桨毂108中心也为长方形孔结构，长方形孔结构的内侧壁有圆孔，圆孔与第二桨毂轴111中心突出的短轴结构相铰接，第二桨毂108长方形孔结构的外壁也有突出的短轴，短轴与桨毂连接件105相铰接；桨毂连接件105的另一端与第二平衡杆113相铰接，桨毂连接件105为对称设置，在第二桨毂108的两侧对称安装；第二平衡杆113中心连接在第二桨毂轴111上端的短轴上，外侧通过与桨毂连接件105与第二桨毂108相铰接；第二桨毂轴111的轴心为空心圆孔结构，通过中心的圆孔与下旋翼轴109固定连接；其中为了气动特性和稳定性的要求，以顺时针为正方向，第一平衡杆103与第一上旋翼101之间的安装角度为45
°
，第二平衡杆113与第一下旋翼107之间的安装角度为-45
°
；上旋翼轴110穿过下旋翼轴109，两者的轴心相互重合形成配合，实现双旋翼的共轴心运动。上旋翼轴110与第三齿轮204固定连接，下旋翼轴109与第二齿轮203固定连接，通过第二齿轮和第三齿轮的反向旋转，能够实现第一上旋翼101与第一下旋翼107的反向旋转，进而抵消旋翼旋转产生的扭矩。第一上旋翼、第二上旋翼、第一下旋翼及第二下旋翼均包括一条直边和一条斜边，第一上旋翼、第二上旋翼、第一下旋翼及第二下旋翼的厚度自内部向边部方向逐渐增大。其截面的形状如图7所示，图中示出了第一上旋翼的截面图。
46.如图3所示，传动系统2包括第一壳体201、第一双层齿轮轴202、第一齿轮206、第二齿轮203、第三齿轮204、第二壳体205、第一双层齿轮207、第二双层齿轮208和第二双层齿轮轴209。微型电机6通过其输出轴与第一齿轮206固定连接；第一齿轮206与第一双层齿轮207啮合，啮合部位在第一双层齿轮207的大齿轮结构部分；第一双层齿轮207中心有中心孔，孔的轴心与第一双层齿轮轴202的轴心相重合；第一双层齿轮207与第二齿轮203相互啮合，啮合部位在第一双层齿轮207的小齿轮结构部分，第二齿轮203与下旋翼轴109固定连接；第一双层齿轮207同时也与第二双层齿轮208相互啮合，啮合部位为第一双层齿轮207与第二双层齿轮208的大齿轮部分；第二双层齿轮208中心有中心孔，孔的轴心与第二双层齿轮轴209的轴心相重合，第二双层齿轮208与第三齿轮204相互啮合，啮合部分在第二双层齿轮208的小齿轮部分；第三齿轮204与上旋翼轴110固定连接，轴心相互重合；第一壳体201与第二壳体205通过壳体上的圆孔定位，通过卡扣结构连接，第一双层齿轮轴202与第二双层齿轮轴209固定在第二壳体205上，第一壳体201两侧设置有两个圆柱筒结构，机架连接杆302穿过圆柱筒结构的空心圆，与机架固定连接，第一壳体201上方设置有u形槽结构，用于放置电源7，第一壳体201右侧设置有圆柱筒，用以安装微型电机6，本实施例中，电源为电池。
47.如图4所示，主机架3包括第一机架板301、机架连接杆302、第二机架板303、中心支撑板304、中心连接板305和线圈支架固定板306。主机架所有组件均为碳纤维板切割而成，第一机架板301上端设置有两个圆孔，两个机架连接杆302分别通过两个圆孔和第一壳体201的圆柱筒进而将两个部分连接在一起，第一机架板301中心设置有开口圆槽，线圈支架401通过该开口圆槽与线圈支架固定板306固定连接。在第一机架板301开口圆槽的上方和下方，分别设置有对称布置的四个方形孔，中心支撑板304通过上方的四个方形孔连接，中心连接板305通过下方的四个方形孔连接，彼此之间的连接方式均为固定连接。
48.在第一机架板301的最底部，设置有两个45
°
的斜孔槽，两个斜孔槽对称布置，在第
二机架板303的最底部也开设有两个相同的斜孔槽，起落架5设置有四个支撑杆，四个支撑杆分别穿过第一机架板301和第二机架板303的四个斜孔槽后与中心连接板305固定连接，穿过斜孔槽使用胶水加强固定，第二机架板303和第一机架板301的结构完全相同。中心支撑板304和中心连接板305的两个长边均设置有四个长方形凸起，长方形凸起能够分别插入到第一机架板301和第二机架板303的八个方形孔中，从而组合形成主机架3的四面板结构。中心连接板305的中间设置有一个圆孔，圆孔的周围对称设置有四个方形孔，四个完全相同的线圈支架固定板306的凸起分别插入到四个方形孔中，形成对称布局，线圈支架固定板306的侧壁与线圈支架401的侧壁相接触，兵采用胶水固定连接两个侧壁。以此将线圈支架401固定在主机架3上。中心连接板305的底部和四个支撑杆相接触，并彼此之间通过胶水进行固定连接。
49.如图5和图6所示，磁驱扑翼系统4包括线圈支架401、电磁线圈402、翅膀摆杆403、第一磁铁404、第二磁铁405、第三磁铁406、第四磁铁407、第一翅膀骨架408、翅膀薄膜409、第二翅膀骨架410，线圈支架401和线圈支架固定板306固定连接，线圈支架包括左侧板状结构、中间的圆环状结构以及对称设置的两个固定件，固定件包括设置在圆环状结构内部的第一固定件和设置在圆环状结构外部的第二固定件，安装电磁线圈时，第一固定件伸入电磁线圈的内部，第二固定件位于电磁线圈的外部，第一固定件和第二固定件之间借助于连接件连接。连接件可以是螺栓等。中心的圆环结构和第一机架板301接触，接触面使用胶水固定连接，另一侧即图中右侧与电磁线圈402的接触，线圈支架401内测与翅膀摆杆403连接，形成配合；翅膀摆杆403中心有半圆环结构，前后对称布置，分别径向固定第一磁铁404和第二磁铁405，在第二磁铁405的中心紧贴放置第三磁铁406，磁铁依靠电磁吸附力吸附在一起，第四磁铁407放置在电磁线圈402的外圈上，在固定时与第三磁铁406同轴心，使用胶水固定，第四磁铁407起到使翅膀摆杆403回中的作用。翅膀摆杆403在中心与线圈支架401内圈凸起相铰接，在两侧与线圈支架401的外圈凸起相铰接，翅膀摆杆403的右侧设置有圆孔，圆孔与第一翅膀骨架408和第二翅膀骨架410通过尼龙线缠绕连接，随后用胶水固定接触面，翅膀摆杆403顶面和第一翅膀骨架408用胶水固定连接；第一翅膀骨架408和翅膀薄膜409与第二翅膀骨架410之间通过scm工艺切割并粘贴在一起。
50.此处的scm工艺具体为：第一翅膀骨架408和第二翅膀骨架410的材质均为碳纤维预浸料，翅膀薄膜409的材料为聚酯膜，在画出翅膀形状后进行激光切割图案，将第一翅膀骨架408和第二翅膀骨架410以及翅膀薄膜409，放入真空袋中真空积压，随后放入高温烤箱中进行加热。待一定时间取出冷却后，因为碳纤维预浸料中含有树脂成分，第一翅膀骨架408和第二翅膀骨架410和翅膀薄膜409会牢固的粘接在一起，最后，第一翅膀骨架408和第二翅膀骨架410的左端与翅膀摆杆403固定连接，共同组成磁驱扑翼系统4。
51.下面对磁驱扑翼系统的工作原理进行详细描述：第一磁铁404与第二磁铁405通过永磁铁之间的吸附力吸附在翅膀摆杆403的两侧，给电磁线圈402中通入正弦交流信号，线圈中磁极方向会发生改变，进而产生斥力，驱动翅膀摆杆403前后摆动。如果给电磁线圈402中通入正幅值大于负幅值的交流信号时，第一磁铁404与第二磁铁405的受力会呈现一大一小情况，从而使得翅膀摆杆向前摆动的幅度比较大，向后摆动的幅度比较小，从而控制第一翅膀骨架408与第二翅膀骨架409的前后摆动的角度，翅膀薄膜在空气中会产生气动力，因为前后摆动角度的角度不同，向前摆动产生的气动力大于向后摆动产生的气动力，从而驱
动微飞行器向前向后运动。因为在主机架左右各有一个磁驱扑翼系统4，两个磁驱扑翼系统两侧摆动的频率和相位不同时，即可实现微飞行器的转向。
52.以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
技术特征：
1.一种共轴双旋翼与磁驱扑翼耦合的微型飞行器，其特征在于：其包括共轴双旋翼系统、传动系统、主机架、磁驱扑翼系统、起落架、电机、电源以及控制板；所述共轴双旋翼系统与传动系统中连接，实现旋翼共轴转动，所述磁驱扑翼系统通过线圈支架与主机架相连接，借助于翅膀摆杆带动翅膀骨架进行扑动，进而产生转向力与前进力；所述共轴双旋翼系统包括上旋翼组件、下旋翼组件上旋翼轴和下旋翼轴，所述上旋翼组件包括第一上旋翼、第二上旋翼、第一桨毂、第一平衡杆、第一桨毂轴、以及上桨毂连接件，所述第一上旋翼和第二上旋翼对称设置在第一桨毂的两侧，所述第一桨毂套设在所述第一桨毂轴的外部，所述第一平衡杆设置在所述第一桨毂的上方并与所述第一桨毂借助于上桨毂连接件连接；所述下旋翼组件包括第一下旋翼、第二下旋翼、第二桨毂、第二平衡杆、第二桨毂轴以及下桨毂连接件，所述第一下旋翼和第二下旋翼对称设置在第二桨毂的两侧，所述第二桨毂套设在所述第二桨毂轴的外部，所述第二平衡杆设置在所述第二桨毂的上方并与所述第二桨毂借助于下桨毂连接件连接；以顺时针为正方向，第一平衡杆与第一上旋翼之间的安装角度为45
°
，第二平衡杆与第一下旋翼之间的安装角度为-45
°
；所述上旋翼轴与下旋翼轴连接并与下旋翼轴的轴心重合，实现双旋翼的共轴运动；所述传动系统包括第一壳体、第一双层齿轮轴、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第二壳体、第一双层齿轮、第二双层齿轮、第二双层齿轮轴，第一齿轮与第一双层齿轮啮合，第一双层齿轮分别与第二齿轮和第二双层齿轮同时啮合，第二双层齿轮与第三齿轮相互啮合；第一壳体与第二壳体上下连接，第一壳体两侧通过机架连接杆与主机架固定连接；所述上旋翼轴与第三齿轮固定连接，所述下旋翼轴与第二齿轮固定连接，通过第二齿轮和第三齿轮的反向旋转，实现第一上旋翼与第一下旋翼的反向旋转；所述主机架包括第一机架板、机架连接杆、第二机架板、中心支撑板、中心连接板以及线圈支架固定板；第一机架板与第二机架板的结构相同，中心支撑板与中心连接板设置在第一机架板与第二机架板的中间，线圈支架固定板设置在中心连接板上；所述磁驱扑翼系统包括线圈支架、电磁线圈、翅膀摆杆、第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁、第四磁铁、第一翅膀骨架、翅膀薄膜和第二翅膀骨架，所述电磁线圈借助于所述线圈支架进行固定，所述线圈支架内部与翅膀摆杆的第一端连接；翅膀摆杆的中心两侧分别设置圆环状凹槽，所述圆环状凹槽用于径向固定第一磁铁和第二磁铁，第三磁铁紧贴第二磁铁的中心放置，第四磁铁固定设置在电磁线圈的外圈上，第四磁铁在固定时与第三磁铁同轴心，翅膀摆杆的第二端与第一翅膀骨架和第二翅膀骨架固定连接，第一翅膀骨架、翅膀薄膜、以及第二翅膀骨架三者之间固定连接在一起。2.根据权利要求1所述的共轴双旋翼与磁驱扑翼耦合的微型飞行器，其特征在于：所述线圈支架包括板状结构、圆环状结构以及对称设置的两个固定件，所述固定件包括设置在所述圆环状结构内部的第一固定件和设置在所述圆环状结构外部的第二固定件，安装所述电磁线圈时，所述第一固定件伸入所述电磁线圈的内部，所述第二固定件位于所述电磁线圈的外部，第一固定件和第二固定件之间借助于连接件连接。3.根据权利要求1所述的共轴双旋翼与磁驱扑翼耦合的微型飞行器，其特征在于：所述翅膀摆杆整体为山字型结构。4.根据权利要求1所述的共轴双旋翼与磁驱扑翼耦合的微型飞行器，其特征在于：所述
翅膀摆杆的第二端与第一翅膀骨架和第二翅膀骨架通过尼龙线缠绕连接并借助于胶黏剂固定接触面；第一翅膀骨架、翅膀薄膜与第二翅膀骨架之间通过scm工艺粘贴在一起。5.根据权利要求1所述的共轴双旋翼与磁驱扑翼耦合的微型飞行器，其特征在于：所述线圈支架的板状结构的第一端固定在中心连接板上，所述起落架设置有四个支撑杆，所述四个支撑杆穿过第一机架板与第二机架板的四个斜孔后与中心连接板固定连接。6.根据权利要求1所述的共轴双旋翼与磁驱扑翼耦合的微型飞行器，其特征在于：第一上旋翼、第二上旋翼、第一下旋翼及第二下旋翼均为碳纤维材料。7.根据权利要求6所述的共轴双旋翼与磁驱扑翼耦合的微型飞行器，其特征在于：所述第一上旋翼、第二上旋翼、第一下旋翼及第二下旋翼均包括一条直边和一条斜边，所述第一上旋翼、第二上旋翼、第一下旋翼及第二下旋翼的厚度自内部向边部方向逐渐增大。8.根据权利要求4所述的共轴双旋翼与磁驱扑翼耦合的微型飞行器，其特征在于：所述翅膀薄膜为弧形。9.根据权利要求4所述的共轴双旋翼与磁驱扑翼耦合的微型飞行器，其特征在于：所述第一壳体的上方设置有用于放置电源的u形槽结构，所述第一壳体的侧部设置有用于放置电机的圆柱筒。10.根据权利要求1-9任一项所述的共轴双旋翼与磁驱扑翼耦合的微型飞行器的控制方法，其特征在于：其包括以下几个步骤：s1、将第一磁铁与第二磁铁通过永磁铁之间的吸附力吸附在翅膀摆杆的两侧，并向电磁线圈中通入正弦交流信号，线圈中磁极方向会发生改变，进而产生斥力，驱动翅膀摆杆前后摆动；s2、当给电磁线圈中通入正幅值大于负幅值的交流信号时，第一磁铁与第二磁的受力会呈现一大一小，从而使得翅膀摆杆向前摆动的幅度大，向后摆动的幅度小，从而能够控制第一翅膀骨架与第二翅膀骨架的前后摆动的角度，从而调节飞行器的前后运动；s3、当两个磁驱扑翼系统两侧摆动的频率和相位不同时，能够实现微飞行器的转向。
技术总结
本发明公开了一种共轴双旋翼与磁驱扑翼耦合的微型飞行器及控制方法，其包括共轴双旋翼系统、传动系统、主机架、磁驱扑翼系统、起落架、微型电机、电池和控制板；共轴双旋翼系统用来提供飞行器需要的升力；传动系统将微型电机的动力转递给共轴双旋翼系统；磁驱扑翼系统通过电磁线圈通交流电产生转角，驱动扑翼扑动一定的角度，进而为整个飞行器提供转向力和前进力。本发明取消了原共轴双旋翼系统的复杂变距机构，使得控制简化，引入了磁驱扑翼系统来实现微飞行器的转向和前进功能，改变了之前仅由扑翼产生升力的方式，使用扑翼来产生推力和转向扭矩，使用了起落架装置，实现了飞行器的稳定起降，采用复合式布局，更有利于飞行器的微型化。型化。型化。
