1.本发明属于飞行器技术领域，特别是涉及一种可分离回收的双扑翼飞行机器人系统。
背景技术：
2.相比于旋翼无人机，可悬停双扑翼机器人具有噪声小、灵活机动、气动效率高等优势，且能在低雷诺数范围内飞行，配合仿生与微型化设计，具有较高的隐蔽性，适合侦测勘察任务，在边疆防卫中展现出了潜在优势。然而，现有的扑翼机器人普遍单独行动，集群控制方法尚未成熟。以边疆巡航任务为例，若出现突发状况，场面混乱或状况不集中时，单只扑翼机器人可能无法做到全面侦察、应急处理，此时编队巡航或为更优选。多数扑翼机器人以锂电池作为搭载能源，单次航行时间较短，且不便于自主充电，一些学者采用压电驱动技术为机器人供能，但往往结构复杂，可靠性低。亟需一种既可编队巡航，又可单独行动，同时延长巡航时间的方案。
技术实现要素：
3.本发明的目的在于提供一种可分离回收的双扑翼飞行机器人系统，通过将四只双扑翼飞行机器人连接至一块中心架，形成一体机，以编队方式巡航解决了现有单只扑翼机器人可能无法做到长时间航行的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
5.本发明为一种可分离回收的双扑翼飞行机器人系统，所述系统包括：
6.中心架，中心架上圆周分布有三个及其以上的安装悬臂；
7.双扑翼飞行机器人，双扑翼飞行机器人活动安装在安装悬臂的末端；
8.无线充电电池固定安装在中心架上，与安装中心架上的双扑翼飞行机器人电连接。
9.进一步地，所述安装悬臂末端安装有锥形连接母座，锥形连接母座上端开口，锥形连接母座顶部的设有l形豁口，l形豁口以下有一弧形缺口，双扑翼飞行机器人上设有锥形连接公座，锥形连接公座上设有与弧形缺口63配合的抵触安装圆柱。
10.进一步地，所述锥形连接母座弧形缺口以下，有一圈gnd金属片a，锥顶处有一圈vcc金属片b，锥形连接公座有gnd金属片c与vcc金属片d，用于和gnd金属片a、vcc金属片b接触连接。
11.进一步地，所述锥形连接母座上开设有铜丝连接孔，铜丝连接孔位于l形豁口的转角处，中心架上安装有主控板，主控板上设有绕线电机，绕线电机上饶有与安装悬臂数量相同组数的铜丝，铜丝的另一端各自与锥形连接母座上的铜丝连接孔相连。
12.进一步地，所述锥形连接母座的制作材料为镍钛形状记忆合金制成的薄片。
13.进一步地，所述主控板用于控制绕线电机的转动，飞行器的其余控制内容全由双扑翼飞行机器人上的飞控板来控制。
14.进一步地，所述无尾翼双扑翼飞行机器人通过改变两侧电机的转速实现滚转，由两个直线舵机实现俯仰和偏航，无尾翼双扑翼飞行机器人单独工作时采用小锂电池供电。
15.进一步地，所述安装悬臂下端面均设有垂直于地面的支撑脚。
16.进一步地，所述中心架中间设有连接环,连接环与所有的安装悬臂连接。
17.进一步地，所述无线充电电池可以为环形设置安装在连接环上。
18.本发明具有以下有益效果：
19.(1)本发明实现了双扑翼飞行机器人的编队巡航，应对突发状况时，四只扑翼飞行机器人可分开执行任务并归队回收，提升了巡航的可靠性；
20.(2)本发明使用镍钛形状记忆合金的锥形连接座，便于单只扑翼飞行机器人回收时的对准，仅用一个电机实现连接处的驱动；
21.(3)本发明可实现类似四旋翼无人机的姿态控制方法，具有一定可靠性；
22.(4)本发明中的双扑翼飞行机器人采用无尾翼方案，大大降低了一体机结构对扑动力产生的影响。
23.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本公开实施例一体机整体结构示意图；
26.图2为本公开实施例中心架结构示意图及其局部放大图；
27.图3为本公开实施例主控板与绕线电机示意图；
28.图4为本公开实施例锥形连接母座示意图；
29.图5为本公开实施例单只双扑翼飞行机器人示意图；
30.图6为本公开实施例锥形连接公座示意图；
31.图7为本公开实施例本公开实施例锥形连接母座内部结构示意图；
32.图8为本公开实施例锥形连接公座与母座爆炸示意图。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.实施例1：如图1-图6所示，本发明为一种可分离回收的双扑翼飞行机器人系统，包
括中心架1，中心架1下方设有无线充电电池2，中心架1上方设有主控板3，所述主控板3上安装有绕线电机4。
36.所述中心架1上圆周分布有四个安装悬臂，安装悬臂末端均活动安装有双扑翼飞行机器人7，安装悬臂为可发性聚苯乙烯板(eps板)制成的工字结构，安装悬臂下端面均设有垂直于地面的支撑脚，中心架1中间设有连接环，连接环与所有的安装悬臂连接增加了水平方向的刚度，使其可以承受一定的水平力矩。中心架1中间为带4个孔洞的矩形，可与主控板3铰接。安装悬臂末端开设有安装孔洞；安装孔洞与锥形连接母座6的底端圆柱配合，可用热熔胶固定。
37.所述锥形连接母座6上端开口，锥形连接母座6顶部的设有l形豁口62，l形豁口62使得其可以被向外拉开，l形豁口62以下有一弧形缺口63，用于与锥形连接公座701连接。弧形缺口63以下，有一圈gnd金属片a，锥顶处有一圈vcc金属片b，金属片从锥形的外层导通至内层，而不与其他部分接触。锥形连接母座6上开设有铜丝连接孔61，铜丝连接孔61位于l形豁口62的转角处，有一圈gnd金属片a，锥顶处有一圈vcc金属片b与无线充电电池2电连接。
38.所述第一内侧面64为gnd金属片a的内侧，第一外侧面66为gnd金属片a的外侧；第二内侧面65为vcc金属片b的内侧，第二外侧面67为vcc金属片的外侧。
39.所述双扑翼飞行机器人7上设有锥形连接公座701，锥形连接公座701内部中空，锥形连接公座701开设有方形孔706，方形孔706可与双扑翼飞行机器人7碳架上的方形凸台相连，所述方形凸台侧面设有抵触安装圆柱705，锥形连接公座701有gnd金属片c与vcc金属片d，用于和gnd金属片a、vcc金属片b接触连接，安装时锥形连接公座701安装于锥形连接母座6内。
40.所述主控板3有驱动电路用于控制绕线电机4的转动，绕线电机4上饶有四组铜丝5，它们的另一端各自与锥形连接母座6上的铜丝连接孔61相连，用于拉扯锥形连接母座6的l形豁口62的转角处。锥形连接公座701的抵触安装圆柱705卡在锥形连接母座6的弧形孔洞中，若绕线电机4没有转动拉紧铜丝5，则锥形连接公座701的圆柱被卡住，自由度被锁死，此时双扑翼飞行机器人7与中心架1固连。若绕线电机4转动以拉紧铜丝5，则锥形连接母座6的金属片被向外拉弯，双扑翼飞行机器人7得以飞起挣脱。通过这种方式，用一个电机可以控制双扑翼飞行机器人7与中心架1的锁死与断开。
41.进一步地，所述飞行器先整体先落到地面后，再进行控制双扑翼飞行机器人7与中心架1锁死与断开
42.进一步地，所述锥形连接母座6由镍钛形状记忆合金制成，绕线电机4通过热熔胶与主控板3连接，飞行器的其余控制内容全由双扑翼飞行机器人7上的飞控板来控制。
43.进一步地，所述无线充电电池2可以为环形设置安装在连接环上，如此可以避免飞行系统的重量过于集中，导致无尾翼双扑翼飞行机器人7和飞行控制中控制难度的增加。同时绕线电机4、主控制3和无线充电电池2的重心均设置在1中心架1中心线上。
44.在一些公开中，安装悬臂的设置数量可以为3、5-10其中的一种，主控板3和无线充电电池2相对于中心架1的安装方向也可以自主调整。
45.进一步地，无尾翼双扑翼飞行机器人7，通过改变两侧电机的转速实现滚转，由两个直线舵机702实现俯仰和偏航，它单独工作时采用小锂电池703供电。
46.一体机可以完成悬停、前飞、后飞、俯仰、滚转、偏航等动作。当四只双扑翼飞行机
器人7只是以相同的频率扑动时，一体机的四角上产生相同的向上升力，此时可以进行起飞或悬停。增大后方一只双扑翼飞行机器人7的扑动频率，前后升力不等，一体机可实现前飞或前俯；增大前方一只双扑翼飞行机器人7的扑动频率，前放升力比后方升力高，一体机可实现后飞或后仰；同理，改变左右两侧双扑翼飞行机器人7的扑动频率以形成升力差，一体机可实现滚转运动。在这些过程中，由于一体机的姿态变化，所受合力方向不再是竖直向上的，会影响升力的大小，进而造成高度的变化，所以需要配合pid控制，实时调整四只双扑翼飞行机器人7的扑动频率，实现定高。
47.双扑翼飞行机器人7采用无尾翼方案，不需要通过下行气流对尾翼的推力来实现姿态控制。若采用有尾翼方案，中心架可能影响下行气流的流向，造成整体姿态控制的问题。在本发明中，欲使一体机做出偏航运动，需要让两个直线舵机702向反方向运动，带动翅根704向反方向扭动。若两翅根704整体向逆时针扭动(俯视观察)，则双扑翼飞行机器人7所受的力可分为竖直向上的升力以及顺时针方向的力矩。当四只双扑翼飞行机器人7的直线舵机702以同样的方式运动，则一体机会受到四组同样顺时针的偏航力矩，最终发生顺时针的偏航运动。欲发生逆时针的偏航运动，则需让两翅根704整体向顺时针扭动。这种方式同样会影响一体机整体的升力，需要提升扑动频率来提升升力实现定高，也可以让两只双扑翼飞行机器人7产生偏航力矩，另两只双扑翼飞行机器人7提升扑动频率来弥补升力损失。
48.在边疆巡航任务中，一体机相比于单只双扑翼飞行机器人7，可具备更久的巡航时间。在执行任务的过程中，若遇到突发情况且一体机无法全面应对，则一体机迅速落于地面，主控板3驱动绕线电机4转动，铜丝5被拉紧，锥形连接母座6上方的镍钛形状记忆合金受力被向外拉开，其下方的弧形孔洞不再被封锁，此时单只双扑翼飞行机器人7立即向上升起，脱离中心架1，改为依靠小锂电池703供电，分散、协同执行任务，如全方位的实时图像监测。绕线电机4转回原来的方向，铜丝5被放松，锥形连接母座6的镍钛形状记忆合金恢复原来的形状。任务完成后，双扑翼飞行机器人7回归于各自锥形连接母座6的大约正上方，同时调整至大约正确的朝向，以免翅膀之间相互干涉。双扑翼飞行机器人7缓缓下落，由于连接座为锥形，故易于对准。此时，铜丝5再次被拉紧，锥形连接母座6的形状记忆合金被拉开，锥形连接公座701的圆柱凸台由于微调和振动很容易落入锥形连接母座6的弧形凹槽中，铜丝5再次被放松，镍钛形状记忆合金恢复成原来的圆锥面。由于该部分镍钛形状记忆合金纵向尺寸相对较大，不易发生形变，所以双扑翼飞行机器人7无法单独向上升起，进而被锁死，此后，一体机继续巡航任务。
49.实施例2：如图1-图6所示，本发明的具体应用场景可以如下，本发明可分离回收的四机一体双扑翼飞行机器人用于边疆巡航任务。一体机从充电座起飞后，以编队方式沿着预设的航线飞行。在飞行过程中，无线充电电池2为四只双扑翼飞行机器人7供电，并为小锂电池703充电。当一体机遇到需要分散执行任务的情况时，如遭遇敌方侦察或发现异常情况等，一体机迅速降落在地面，并释放四只双扑翼飞行机器人7。四只双扑翼飞行机器人7分别执行不同的任务，如对敌方进行干扰、对异常情况进行详细检查、对周围环境进行全方位监测等。任务完成后，四只双扑翼飞行机器人7回归中心架1，并重新连接。一体机继续编队巡航。当无线充电电池2电量将耗尽时，一体机返回充电座，并与之对接。充电完成后，一体机再次起飞。
50.工作原理：
51.本发明将四只双扑翼飞行机器人连接至一块中心架，形成一体机，以编队方式巡航，可实现俯仰、滚转、偏航等动作。每只机器人配有一块小锂电池，以供短暂的任务执行。中心架上装载无线充电电池，可为编队巡航时的机器人供电，也可为小锂电池充电。当需要分散执行任务时，四只机器人可与中心架脱离，任务完成后可回归中心架并连接。当无线充电电池电量将耗尽时，一体机将飞往充电座完成换岗。本发明可实现双扑翼飞行机器人的可持续、可应急编队巡航。
52.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
53.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。