撲翼飛行機理和仿生撲翼結構的研究.pdf

1、微型撲翼飛行機器人,又稱微型撲翼飛行器,通過模仿自然界飛行鳥類和昆蟲運動機理而實現(xiàn)撲翼飛行,是目前研究的熱點。仿生學和空氣動力學研究均表明,對于鳥類和昆蟲級別的飛行器,撲翼飛行要優(yōu)于傳統(tǒng)的固定翼和旋翼飛行,因此在民用和軍用領域有著廣闊的應用前景。
　　 首先簡要介紹了微型撲翼飛行的研究背景,包括微型飛行器的概念、技術標準以及其可觀的應用前景；闡述了微型撲翼飛行器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,對目前和將來研究中需要解決的一些關鍵技術問題進行了

2、探討。
　　 接著,對昆蟲翅膀的幾何結構特性、運動機理和空氣動力學特性進行了分析,重點探討了昆蟲飛行過程中的幾何和運動學參數(shù)以及撲翼飛行的一些非定?？諝鈩恿W機制,為撲翼機構設計和翼的研究打下基礎。
　　 在以上研究的基礎上,通過對兩個自由度撲翼運動的方案分析,確定采用曲柄搖桿機構和凸輪機構分別實現(xiàn)撲翼運動中的拍動和轉動,由此設計出一種新型的兩自由度撲翼機構。通過撲翼機構的運動學和尺度律分析,確定了機構的基本參數(shù),并用U

3、G繪制了三維模型。運動仿真結果表明,撲翼機構能很好地實現(xiàn)所需運動。
　　 采用有限元方法,分別對飛蛾、蟬、蜜蜂三種昆蟲翅膀進行了建模和模態(tài)分析。有限元計算結果表明,外形與翅脈布局設計合適的仿生翼可以滿足采用共振激勵的撲翼機構對翅翼振型的要求,同時仿生翼最大弦長的位置對一二階模態(tài)頻率差有較大影響。
　　 最后研制了包括電機、減速機構、撲翼機構和翼在內(nèi)的撲翼裝置,并進行了實驗研究。運動實驗結果表明,設計的撲翼機構能夠實現(xiàn)所需