一种仿生飞行器以及控制方法与流程

本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种仿生飞行器以及控制方法。

背景技术：

在《当代生物学》中记载了一种蜘蛛，其利用大气电荷（正电荷），配合其自身蛛丝带电（负电荷），将蛛丝吐出且与蛛身连接不中断，通过蛛丝电荷与大气电荷的相互作用带动蜘蛛飞行；研究人员将蜘蛛暴露于实验室控制的电子领域，这些电子领域在数量上等同于大气中的电子领域。他们注意到，打开和关闭电场导致蜘蛛向上(向上)或向下(向下)移动，证明蜘蛛在受到电场作用时可以在没有风的情况下空降。

通过检索，现有技术中还未有以该种蜘蛛为原型作的仿生飞行器。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种以背景技术中的蜘蛛为原型的仿生飞行器以及控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：

本发明的有益效果在于：一种仿生飞行器，包括

导电丝；

电场感应器，获取大气和/或云层的电荷分布和强度；

收放装置，用于导电丝的收放；

赋电装置，通过大气和/或云层的电荷分布和强度控制导电丝的电荷量；以及

电源，所述电源为电场感应器、收放装置和赋电装置供电。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

一种上述仿生飞行器的控制方法，包括

设定目的地；

通过电场感应器获取大气和/或云层的电荷分布和强度获得飞往目的地的最佳飞行路线，控制收放装置释放导电丝；

通过赋电装置结合大气和/或云层的电荷分布和强度控制导电丝的电荷量进行以最佳飞行路线进行飞行。

本发明的有益效果在于：通过电场感应器获取大气和/或云层的电荷分布和强度结合赋电装置控制导电丝的电荷量，能够使得导电丝与大气和/或云层的之间的电场相互作用带动仿生飞行器进行升降、转向和进退；由于大气电场不均匀，也可以利用不均匀的电场进行转向；通过该仿生设计，实现了一种全新的飞行方式，从无到有的设计；本申请的仿生飞行器克服传统飞行器飞行噪音大的问题，同时可以实现小型化，提升隐蔽性；也可以通过外观的迷彩化，作为侦察机使用，难以被肉眼察觉；导电丝由于带有同种电荷，能够以扇形方式的散开，在飞行中可以借助气流的作用进一步提升机动性。。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的一种仿生飞行器的飞行俯视图；

图2为本发明具体实施方式的一种仿生飞行器的飞行侧视图；

图3为本发明具体实施方式的一种仿生飞行器的结构示意图；

标号说明：1、电荷（正电荷、负电荷）；2、仿生飞行器；21、导电丝；22、电场感应器；23、收放装置；231、电机；232、容纳盒；24、赋电装置；25、电源；26、壳体；27、温差发电薄膜；28、定位装置。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图3，图1和图2中导电丝21上带有负电荷1进行表示；

一种仿生飞行器2，包括

导电丝21；

电场感应器22，获取大气和/或云层的电荷1分布和强度；

收放装置23，用于导电丝21的收放；

赋电装置24，通过大气和/或云层的电荷1分布和强度控制导电丝21的电荷1量；以及

电源25，所述电源25为电场感应器22、收放装置23和赋电装置24供电。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过电场感应器22获取大气和/或云层的电荷1分布和强度结合赋电装置24控制导电丝21的电荷1量，能够使得导电丝21与大气和/或云层的之间的电场相互作用带动仿生飞行器2进行升降、转向和进退；由于大气电场不均匀，也可以利用不均匀的电场进行转向；通过该仿生设计，实现了一种全新的飞行方式，从无到有的设计；本申请的仿生飞行器2克服传统飞行器飞行噪音大的问题，同时可以实现小型化，提升隐蔽性；也可以通过外观的迷彩化，作为侦察机使用，难以被肉眼察觉；导电丝21由于带有同种电荷1，能够以扇形方式的散开，在飞行中可以借助气流的作用进一步提升机动性。

从上述描述可知，仿生飞行器2的工作过程包括：

上升过程：通过获取大气和/或云层上相反的电荷1即可实现上升，当云层与大气带有不同的电荷1时，通过选择作用更强的局部电场（电荷1数量更多）进行与导电丝21的相互作用，实现上升；

下降过程：在空中时，通过将导电丝21上的电荷1进行消除、减少、调整电荷1性质实现下降；

转向过程：选择方向后，1、获取目标区域的大气和/或云层的电场，改变导电丝21的电荷1量和电荷1性质，实现转向；2、也可以通过收放导电丝21，使得重心发生改变进而实现转向；3、也可以控制不同导电丝21的带电量，使得导电丝21之间相互作用而偏向其他的导电丝21，进而使得重心偏移，进而实现转向；例如在飞行过程中，需要左拐，左前方有一块云层，获取云层的电场强度，调整导电丝21的电荷1，优先选择与云层电场相互作用，实现转向；

进退过程：与转向相同，可以以斜向上/下的方向进行飞行；再有多条导电丝21的情况下，可以一条选择提供垂直方向的电场，另一条提供水平方向的电场，实现水平飞行；

悬停过程：控制导电丝21的与大气和/或云层产生的电场强度与仿生飞行器2的重力产生相同的作用力相互抵消即可。

进一步的，还包括壳体26，所述收放装置23、赋电装置24和电源25设置在壳体26内，所述壳体26上开设有出丝口，所述导电丝21通过出丝口伸出仿生飞行器2；

所述赋电装置24控制壳体26的电荷1量。

从上述描述可知，通过所述赋电装置24控制壳体26的电荷1量，能够增强仿生飞行器2的带电性，进而提升仿生飞行器2的机动性。

进一步的，所述壳体26为流线型，所述壳体26的上表面的截面长度长于壳体26的下表面的截面长度。

从上述描述可知，通过壳体26为流线型，能够降低飞行的阻力；通过壳体26的上表面的截面长度长于壳体26的下表面的截面长度，能够通过伯努利原理使得仿生飞行器2在飞行中通过气流提供升力。

进一步的，所述壳体26外表面为黑色，所述壳体26的外表面设置有温差发电薄膜27，所述温差发电薄膜27与电源25电性连接；所述电源25的下表面贴附在壳体26内壁的底部，所述电源25其他的外表面上设置有隔热层。

从上述描述可知，通过采用壳体26外表面为黑色，方便仿生飞行器2进行吸热，进而使得壳体26内部温度升高，由于大气的温度低，且海拔越高温度越低，在空中飞行时，热量也会被带走，且内部由于有工作装置，必然产生热量，使得飞行器内的温度高，而外界的温度低；通过将温差发电薄膜27的设置，根据赛贝克效应原理，使得内部的热量转化为电能继续使用；所述电源25的下表面贴附在壳体26内壁的底部，方便电池散热，所述电源25其他的外表面上设置有隔热层，能够防止内部的热量对电池的加热。

进一步的，所述导电丝21有多条，所述导电丝21为直径0.5~10.0μm的导电纤维。

从上述描述可知，通过多条的导电丝21，能够在飞行时，赋电装置24赋予他们相同的电荷1，由于电荷1相同，导电丝21之间会由于电荷1的作用形成扇形的结构，在不带电的时候方便收纳；同时扇形的导电丝21（表面积增大）能够方便气流作用于其身，在遇到上升气流时，能够快速上升飞行；飞行中需要转向的时候，通过收起某一导电丝21，使得重心发生变化，进而实现方向上的改变。

进一步的，所述收放装置23包括电机231和容纳盒232，所述容纳盒232内设置有转轴，所述电机231带动转轴转动，所述容纳盒232上设置有开口，所述导电丝21的一端穿过开口连接在转轴上。

进一步的，所述赋电装置24为压电晶体。

从上述描述可知，通过压电晶体的设置，能够控制导电丝21的电荷1性质以及电荷1量。

进一步的，还包括定位装置28，所述定位装置28，所述定位装置28为gps定位和北斗定位中的一种或多种。

一种上述仿生飞行器2的控制方法，包括

设定目的地；

通过电场感应器22获取大气和/或云层的电荷1分布和强度获得飞往目的地的最佳飞行路线，控制收放装置23释放导电丝21；

通过赋电装置24结合大气和/或云层的电荷1分布和强度控制导电丝21的电荷1量进行以最佳飞行路线进行飞行。

进一步的，所述仿生飞行器2飞行途中通过电场感应器22获取周围大气和/或云层的电荷1分布和强度的实时数据对最佳飞行路线进行实时修正；

根据实时修正的结果控制赋电装置24和/或收放装置23对导电丝21的控制。

实施例一

一种仿生飞行器2，包括

多条导电丝21；所述导电丝21为直径0.5μm的导电纤维。

电场感应器22，获取大气和/或云层的电荷1分布和强度；

收放装置23，用于导电丝21的收放；所述收放装置23包括电机231和容纳盒232，所述容纳盒232内设置有转轴，所述电机231带动转轴转动，所述容纳盒232上设置有开口，所述导电丝21的一端穿过开口连接在转轴上。

赋电装置24，通过大气和/或云层的电荷1分布和强度控制导电丝21的电荷1量；所述赋电装置24为压电晶体。

电源25，所述电源25为电场感应器22、收放装置23和赋电装置24供电；

壳体26，所述收放装置23、赋电装置24和电源25设置在壳体26内，所述壳体26上开设有出丝口，所述导电丝21通过出丝口伸出仿生飞行器2；所述赋电装置24控制壳体26的电荷1量。所述壳体26为流线型，所述壳体26的上表面的截面长度长于壳体26的下表面的截面长度。所述壳体26外表面为黑色，所述壳体26的外表面设置有温差发电薄膜27，所述温差发电薄膜27与电源25电性连接；所述电源25的下表面贴附在壳体26内壁的底部，所述电源25其他的外表面上设置有隔热层。以及

定位装置28，所述定位装置28，所述定位装置28为北斗定位。

实施例二

一种仿生飞行器2，包括

多条导电丝21；所述导电丝21为直径10.0μm的导电纤维。

电场感应器22，获取大气和/或云层的电荷1分布和强度；

收放装置23，用于导电丝21的收放；所述收放装置23包括电机231和容纳盒232，所述容纳盒232内设置有转轴，所述电机231带动转轴转动，所述容纳盒232上设置有开口，所述导电丝21的一端穿过开口连接在转轴上。

赋电装置24，通过大气和/或云层的电荷1分布和强度控制导电丝21的电荷1量；所述赋电装置24为压电晶体。

电源25，所述电源25为电场感应器22、收放装置23和赋电装置24供电；

壳体26，所述收放装置23、赋电装置24和电源25设置在壳体26内，所述壳体26上开设有出丝口，所述导电丝21通过出丝口伸出仿生飞行器2；所述赋电装置24控制壳体26的电荷1量。所述壳体26为流线型，所述壳体26的上表面的截面长度长于壳体26的下表面的截面长度。以及

定位装置28，所述定位装置28，所述定位装置28为gps定位。

实施例三

一种仿生飞行器2，包括

多条导电丝21；所述导电丝21为直径5.0μm的导电纤维。

电场感应器22，获取大气和/或云层的电荷1分布和强度；

收放装置23，用于导电丝21的收放；所述收放装置23包括电机231和容纳盒232，所述容纳盒232内设置有转轴，所述电机231带动转轴转动，所述容纳盒232上设置有开口，所述导电丝21的一端穿过开口连接在转轴上。

赋电装置24，通过大气和/或云层的电荷1分布和强度控制导电丝21的电荷1量；所述赋电装置24为压电晶体。

电源25，所述电源25为电场感应器22、收放装置23和赋电装置24供电；

壳体26，所述收放装置23、赋电装置24和电源25设置在壳体26内，所述壳体26上开设有出丝口，所述导电丝21通过出丝口伸出仿生飞行器2；所述赋电装置24控制壳体26的电荷1量。所述壳体26为流线型。以及

定位装置28，所述定位装置28，所述定位装置28为gps定位和北斗定位双模。

实施例四

一种实施例一至三所述仿生飞行器2的控制方法，包括

设定目的地；

通过电场感应器22获取大气和/或云层的电荷1分布和强度获得飞往目的地的最佳飞行路线，控制收放装置23释放导电丝21；

通过赋电装置24结合大气和/或云层的电荷1分布和强度控制导电丝21的电荷1量进行以最佳飞行路线进行飞行；

所述仿生飞行器2飞行途中通过电场感应器22获取周围大气和/或云层的电荷1分布和强度的实时数据对最佳飞行路线进行实时修正；

根据实时修正的结果控制赋电装置24和/或收放装置23对导电丝21的控制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。